BGA chips vervangen, wat is waarheid...

Er is geen eenduidig antwoord. Hoe groot is de chip en wat zit er aan de achterkant? Ook de warmtegeleding van het bord is een belangrijk gegeven.

Als het een "experiment" is waarbij het bord mag sneuvelen. print preheaten tot 85° (meten aan de bovenzijde) Hetelucht op 450° . kan ook minder of meer zijn. Chip moet er +- 30 seconden af kunnen .

In dit topic staan wat linken van mensen die je het voordoen. https://www.circuitsonline.net/forum/view/142928

Als ik dit zo lees komen er wel een paar vragen op:

• Is het probleem gekomen door het scheve koelblok?
• Wat voor onderdelen zitten er rond/onder? Die kleinere SMD onderdelen blijven ondersteboven wel hangen, maar blaas je wel weg met een heatgun met teveel flow/kleine nozzle.
• Is die chip niet toevallig voorzien van een programma? In zo een geval moet je even opzoeken of het niet een programmeerbare microcontroller is oid.
• Maak op zijn minst even een foto, ga er niet van uit dat we hier allemaal een 'service manual' voor dit ding op de plank hebben staan.

Preheaten kan goed helpen, tot 85°C is veilig ivm elco's, maar meer kan soms. Temperatuur van de helelucht hangt heel erg af van de airflow en de calibratie van je heat gun, al vind ik 450°C wel hoog klinken. Het risico is dan kleine onderdelen rond de chip te beschadigen, een 0402 is immers sneller warm dan een BGA. Goedkopere 'heat guns' willen nog weleens enorm overshooten bij het inschakelen, dus denk daar ook aan.

Het nemen van een foto is uiteraard altijd wel handig...
dus, de bewuste print boven met en zonder koelplaat en ook langs onderen gefotografeerd.

De bewuste tv heeft 2 jaar en een maand gediend om powerpoint dingen weer te geven. De processor, die volgens mij ook videoverwerking doet heeft weinig werk gehad op die manier. Wellicht heeft hij het zo quasi ongekoeld volgehouden. Je zag dat de scheve koelvin er werkelijk af-fabriek scheef op zat.

Wat programmeren betreft: als de voedingsspanningen ok zijn, moet die tv altijd na aanbrengen van 220V van USB lezen. Indien stand-by software corrupt is, kan hij zo wat inlezen. USB krijgt voeding, maar er wordt niets gelezen. Processor activiteit is dus nul.

Het apparaat is wegens kosten-baten afgedankt, maar ik wil het nu toch eindelijk eens proberen om zo’n BGA te bewerken. Sneuvelt de print, jammer, maar het leukste zou zijn dat ie hersteld geraakt natuurlijk.
Prioriteit 1 is hier wel de BGA verwijderen en eventueel een andere terugzetten.

Ik heb het iemand op YouTube met 250° zien doen. Wellicht niet warm genoeg? Loodvrije solduur zou op 250° smelten volgens die youtuber.

met 250° hetelucht "buitentemperatuur" lukt dit nooit. Print neemt veel te veel warmte weg. Zit vol van de koperen massavlakken en die lap die je er af wilt is heel groot. gaat niet lukken om die te vervangen als je eerste keer is... Ik zou oefenen op wat kleiners.

Je kan de print wel wat meer preheaten (100°) , zit niks gevaarlijks in de buurt, maar om die chip er binnen een redelijke tijdscyclus af te halen ga je 350 à 450 graden moeten instellen voor de hete lucht.

Youtube voorbeelden gebeuren dikwijls op "ideale" printen. deze is dat zeker niet.

En dan heb je die chip eraf. In een redelijke tijd. De PCB is onbeschadigd. Schoon maken gaat nog wel lukken.

Maar dan moet er wat nieuws op. Hoe groter het chippie, hoe meer gedoe met MSL over het algemeen. Verder zit je bij het erop plakken met temperatuur curves, uitlijnen (al kun je daar wel een heel klein beetje mee smokkelen en in combinatie met MSL: popcorn effect.

Dus voordat je een hoop tijd gaat steken in vervanging: kijk eens hoe gevoelig die chippies zijn en of je dat gaat redden. Zowel qua MSL als qua curve.

Ok nog maar één vraag over, wel een belangrijke:

• Is het probleem gekomen door het scheve koelblok?
• Wat voor onderdelen zitten er rond/onder? Die kleinere SMD onderdelen blijven ondersteboven wel hangen, maar blaas je wel weg met een heatgun met teveel flow/kleine nozzle.
• Is die chip niet toevallig voorzien van een programma? In zo een geval moet je even opzoeken of het niet een programmeerbare microcontroller is oid.
• Maak op zijn minst even een foto, ga er niet van uit dat we hier allemaal een 'service manual' voor dit ding op de plank hebben staan.

Heb je ook een vervanger voor de chip ergens? Ik heb even zitten te googlen, maar kon zo snel geen vervanger vinden (details van de chip zelf waren al moeilijk).

Het vervangen van de chip is wat mij betreft totaal kansloos als je geen ervaring hebt met BGAs, en zelfs al heb je die is dit niet triviaal. Wat wel zou kunnen helpen is het verhitten van de chip tot de meeste balletjes gesmolten zijn. Er was een periode na het invoeren van de loodvrije soldeer dat 'tin whiskers' een grote issue waren, en dat kwam meestal voort uit sterke 'thermal cycling' (het is een mechanisch effect), precies hetgeen je bij een halfgekoelde chip nog weleens zou kunnen hebben. Die whiskers smelten bij het reflowen. Het is geen oplossing voor het onderliggende probleem, maar misschien helpt het net genoeg. Hoef je de chip niet te verwijderen, want ik denk dat als je hem eenmaal los hebt er geen weg terug is. We hebben het hier over een 34x34 (!) grid, geen kattepis dus.

Silicium is gewoonlijk niet in het bijzonder gevoelig voor hoge temperaturen, maar de behuizing wel, epoxy begint te ontbinden rond de 330°C, en daarboven ben je snel een aantal cruciale mechanische eigenschappen kwijt. Enige vorm van monitoring van de temperatuur is dus wel nodig om de behuizing heel te houden. Heb je een thermokoppel of iets dergelijks? De chip ligt verder vrij afgelegen, dus het afplakken van nabije componenten zal waarschijnlijk voldoende moeten zijn om die niet de hittedood te laten sterven.

Op 11 november 2018 18:18:10 schreef Beeldbuisje:
Ik wil eens proberen die chip te vervangen.
Ik bezit een BGA rework station met heteluchtkanon en pré-heater.
Gert

Welke BGA rework station heb je?
Of is het een preheater en heteluchtsoldeerstation?
Welke?

Ik zie jullie vrij hard steigeren, dus wellicht is het echt een spannend klusje.
Om van achter naar voren te antwoorden:

De doos en beschrijving spreken van een BGA rework station, maar in werkelijkheid is het inderdaad een heteluchtkanon met een preheater. Aoyue 866.
Qua thermokoppels geen gebrek. Het station bezit er zelf één, verder heb ik er nog één op mijn Fluke multimeter en nog iets op een goedkoop temperatuurmetertje, maar dat laatste is wel akelig nauwkeurig getest met de Fluke. Die laatste gebruiken we ook op het werk en hebben hun degelijkheid al vaker bewezen.

De chip zelf is bij Aswo leverbaar. Toegegeven tot gisterenavond na mijn laatste bericht was ik er zeker van die op Ebay ergens voor een prikkie te kunnen vinden. Per slot van rekening worden die chips bijna in elke Philips Android tv gebruikt uit die tijd. Het slaagt helaas wel tegen.
Ik ben te weten gekomen dat je op ebay beter een klein signaalpaneel zoekt uit een apparaat met defect scherm, want dat die voor evenveel worden aangeboden als die chip bij Aswo. En effectief: is hij wel de oorzaak?
Ik kan er vanuit gaan omdat het koelblok scheef zat, maar zoals Kruimel zegt, kunnen ze doorgaans wel wat hebben.

Bij het Philips QFU chassis is het stilaan een klassieker geworden dat de processor (die vele malen kleiner is dan deze) een te kleine koelplaat heeft. Door de enorme hitte in bedrijf (heb ooit temperaturen van bijna 70°C gemeten) komen de contacten los.
Ik verhit met 300° tot de onderkant van de print 125°C bereikt, een betere koeling en het apparaat blijft doorgaans goed werken.
Op die manier moet ik een minuutje verhitten.
Ik dacht hetzelfde bij dit apparaat te doen, maar het valt me op dat ik véél langer en heter moet stoken om onderaan de print aan die 120° te geraken. Desondanks dat helpt het niets; tv start niet.

Zoals eerder gezegd is het een toestel voor de vuilbak. Ik had er 10 of 20€ willen aan uitgeven voor die chip, maar acht de kans klein dat er voor dat bedrag één aangekocht kan worden.

Ik ga het gewoon houden op een probeer bordje met andere woorden...

Ik ben wel benieuwd naar je resultaat.
Eraf lijkt me nog wel te doen. Maar erop... Krijgen we foto's?

Handel naar inzicht zou ik zeggen, als je het leuk vindt om te experimenteren is het op zich geen probleem om het op een oud apparaat te testen. Een BGA van dit formaat is echter wel onder het grootste en onhandelbaarste wat je kan krijgen, en ik weet niet hoeveel leerervaring het je geeft als je een 34x34 BGA niet goed gereworked krijgt. Begrijp me goed, het zou je kunnen lukken (de pitch lijkt niet absurd, 1mm of zo, lastig te beoordelen), maar er zijn valkuilen. Als je aan de slag gaat ben ik wel nieuwsgierig naar de foto's, misschien kunnen wij er ook wat van opsteken.

Wat je beshrijft is idd geen BGA rework station.
Welke preheater heb je?

Voor loodvrij, wat grotere BGAs en pcbs grotere preheater, moet hoger dan 125c onderkant pcb gaan. Je hetelucht is ook niet ideaal.
Fotootje losgesoleerde BGA:

Als je weinig ervaring met hetelucht hebt, zou ik niet met een BGA beginnen, maar op sloopprinten met 'normale' smd oefenen, da's al moeilijk genoeg.
Ik heb er ook aardig wat op moeten oefenen, en zelfs nu begin ik niet aan BGA's...

Een heteluchtkanon is trouwens iets voor stallen en bouwplaatsen... (je bedoelt een heteluchtstation...)

Zo'n grote lijkt me inderdaad vrij onhandelbaar. Is het een optie om hem er niet af te halen maar met verse flux net zo lang warm te stoken totdat hij gaat "drijven"? Bij kleintjes zou dat moeten gaan, maar ik heb geen ervaring met grote.

Ik zou geen temperatuurmeting aan de onderkant doen gezien de kennelijk massieve massalaag tussen de print; dan staat de bovenkant te bakken terwijl je onderop je temperatuur niet haalt. Gewoon met een graadje of 100 warmstoken van onderaf zodat je minder last hebt van de thermische massa, en bij het solderen de temperatuur ergens aan de bovenkant in de gaten proberen te houden.

De chip is er inmiddels af, maar ik weet al meteen wat het gebrek aan mijn toestel is: ik krijg de zaak gewoon niet heet genoeg. Er zijn een stuk of 3 pads gesneuveld. Ze hebben geen aansluiting, dus op zich zou dit geen ramp zijn.

Ten tweede is het ondoenbaar om die chip zonder al teveel bende met een pincet oid van de print te halen. Uiteindelijk heb ik dat zo gedaan, maar je maakt er een enorme bende van omdat je toch wel eens met de pincet over de solduurballetjes gaat. Ik kijk later deze week nog of ik de print "opgekuist" krijg.

Blijkbaar bestaat er voor mijn heteluchtstation (Om Arco te vriend te houden ) een nozzle die op de heteluchtblazer gemonteerd kan worden. Die past dan precies over de BGA chip en kan zo mooi gelijkmatig zijn ding doen.
Eens verhit zou ik één of andere zuignap moeten hebben zodat ik de chip van bovenaf kan verwijderen. Scheelt veel gedoe.
Had m'n smartphone niet in werkruimte, maar foto volgt nog.

Je moet je realiseren dat een chip doorgaans zo'n 150 graden mag worden. Dwz: De fabrikant zegt dat ie daar min of meer onbeperkt tegen kan. Dan hebben we het wel over het hart van de chip. Dat je "ergens in de buurt" 70 meet en "veel" vind, dat is helemaal niet in tegenspraak met die 150 graden.

Als je wilt solderen moet de boel boven de 220 graden, het smeltpunt van tin komen. Hoe doe je dat zonder de chip heter dan 150 graden te maken? Niet! Dat lukt niet.

De fabrikant, om de producenten te vriend te houden, zegt dat een paar minuten (2-4!) boven de 150 graden ook nog wel goed gaat, mits je niet langer dan 10 sec boven de 250 komt. Die orde-van-grootte.

Ga je met hete lucht blazen naar zo'n ding dan gebeurt er helemaal niets als je de lucht op 250, 300 of 350 zet. Ik zet hem op 420. De kans dat je dan chips kapot maakt is aanwezig. Ik heb vandaag twee afgesoldeerde chips weggegooid. En toen ik even de verse niet kon vinden kwam m'n collega met de opmerking dat we de oude wel terug kunnen zetten. Mwah. Liever niet.

En dit zijn super-schattige chipjes. Terugzetten werkt. Maar hoe groter hoe moeilijker het wordt om snel te werken en de chip zelf niet (veel) te heet te laten worden.

M.a.w. je hebt een zo kort mogelijke tijd een berg energie nodig om alle bolletjes te laten smelten, maar die hoeveelheid energie moet kleiner zijn dan de hoeveelheid energie om de chip zelf te overschreiden.

Succes

@rew: Ik geloof niet dat de 'die' temperatuur de belemmerende factor is, die kan wel wat hebben zo lang er geen spanning op staat*. Epoxy wordt echter zacht vanaf ~150°C en gaat ontbinden vanaf 330°C. In een soldeeroven is het regime dan ook om eerst lang voor te verwarmen met een redelijke temperatuur (~120-150°C) waar niet alles onmiddelijk uit elkaar knalt/smelt/vervormt, en daarna kort en zo snel mogelijk naar de piek temperatuur te gaan zonder iets in de oven boven de 330°C te brengen. Ik heb een goed vermoeden dat die chip ook wel heter wordt dan 150°C, maar dat de thermische spanningen die ontstaan als de chip tot 150°C voorverwarmd is veel kleiner zijn dan wanneer hij dat niet is. Een bord met zulke BGAs er op zal echter waarschijnlijk wel een redelijk weloverwogen productie-handleiding hebben. Misschien wordt de BGA eerst geplaatst en door de oven gehaald met een relatief "traag" soldeerprofiel om dan alle kleine onderdelen te plaatsen die met een "snel" soldeerprofiel kunnen worden geplaatst. Dit soort omstandigheden impliceren een zekere onomkeerbaarheid van het proces.

*Bij een hoge temperatuur ontstaan er meer vrije ladingsdragers, dus rond de 220-250°C dan wordt je halfgeleider een "heelgeleider", en dan wil je geen spanningsbron hebben aangesloten. Die ladingsdragers recombineren weer als de temperatuur weer daalt.