Tips voor reballen

Hallo allemaal,

Sindskort ben ik bezig om te leren reballen. Hiervoor heb ik een IR6500 aangeschaft. De aanpassing met het verbeteren van de bottom heater is al gebeurd. Ik heb een stapel restbordjes gekregen en ben hier wat mee aan het oefenen maar dit gaat nog niet altijd goed.

Zo heb ik wat problemen met het laten vloeien van de nieuwe balletjes op de chip. Ik smeer er een dun laagje flux op, dan het malletje met de balletjes en doe het dan onder de top heater op 190 graden. Het is lastig de 'sweet spot' te vinden hiervoor. De balletjes vloeien vaak niet goed op de pads en ik heb wel eens de chip opgeblazen met het verhogen van de temperatuur.

Verder ben ik nog een raar fenomeen tegengekomen: 2x is bij het plaatsen van een nieuwe chip een soort smurrie onder de chip vandaan gesijpeld. Ik heb een dun laagje flux op het bord gesmeerd met de chip erop en een standaard profiel laten lopen. Als hij dan op een hogere temperatuur kwam kwam er een soort bruin/zwarte smurrie onder de chip vandaan borrelen. Als ik de hitte eraf haal koelt dit af tot een soort zwart plastic. Iemand enig idee wat dit kan zijn? Het lijkt bijna op verbrande flux.

Als iemand verder nog 'beginnersfoutjes' weet dan hoor ik het graag, alvast bedankt!

maartenbakker

Special Member

Zwart plastic klinkt alsof er stiekum nog underfill op de print zat? Of als soldeermasker dat verbrandt?

Is 190 graden niet erg laag voor reballen?

www.deficientie.nl | "The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."

Het zwarte plastic was bij het plaatsen van een nieuwe chip op een oud moederbord, het is me nu 2x gebeurd en de hele print eronder verbrandt gewoon.

Op internet vond ik de temperatuur van 190 graden voor het laten smelten van de loodhoudende balletjes op de pads van de oude BGA maar dit mag dus hoger zijn begrijp ik?

Persoonlijk heb ik geen ervaring met 'reballen', ik zou het ook niet als werk willen doen. Op basis van soldeerervaring klinkt het alsof de aangegeven 190°C niet echt klopt, een IC opblazen met die temperatuur is niet heel makkelijk, en loodvrije soldeertin smelt er niet mee. Ja, je gaat verder dan van de datasheet mag, maar beide epoxy en silicium kunnen er in elk geval voor de korte termijn wel tegen. Te snelle verwarming/afkoeling kan problemen geven, maar dat zie ik hier niet.

Wat voor flux gebruik je? Harsgebaseerde flux wil nog wel smurrie geven bij verwarmen, maar er zijn ook 'no clean' fluxtypen die niet zo veel rommel geven. Als de temperatuur misschien hoger is dan aangegeven kan het ook epoxy zijn, maar dan gaat het echt om aanzienlijk hogere temperaturen.

edit: Wait whut? De print onder verbrandt? Dan is er iets aan de hand. Heb je een thermometer van enig soort? Ik geloof niet dat je nog in de buurt kan zitten van 190°C.

[Bericht gewijzigd door Kruimel op 3 mei 2021 13:09:48 (10%)]

EricP

mét CE

Denk ook nog even na over MSL. Nieuwe ballen is 1. Maar daarmee popcornen maakt het probleem eh... niet kleiner.

De opmerking in de openingspost over het verbeteren van de bottom heater, is dat irrelevante informatie, of niet?

Zou belangrijk kunnen zijn inderdaad. We zullen even wat temperatuursmetingen moeten afwachten.

De 190 graden gberuik ik alleen voor het laten vloeien van de balletjes op de pads, niet het verwijderen of toevoegen van de chip op het PCB. Ik heb er een thermocouple bij tijdens het proces, de laatste keer dat het borrelen optrad was bij 230 graden ongeveer.

@EricP Ik weet niet wat MSL is?

@Kilian Vaak als ik het met mensen over de IR6500 heb geven ze als tip de bottom heater te modificeren, vandaar dat ik van tevoren aangeef dat dit al gebeurd is

@Kruimel Ik heb een keer RMA223 gberuikt waarbij het voorkwam, maar dit was een namaak. De tweede keer gebruikte ik no-clean topnik zel van thermopasty. Ik denk dat de print eronder verbrandt door het koken van het 'plastic' dat vervolgens de pcb aantast.

MSL staat voor 'moisture sensitivity level'. Het is een klassificering die men gebruikt om de gevoeligheid van componenten voor water een waarde te geven. Epoxy neemt kleine hoeveelheden water op, en naden tussen verschillende materialen kunnen zorgen voor water dan bij solderen opeens verdampt en druk veroorzaakt waardoor je component kan barsten (ze noemen het soms 'popcorn'). Meestal wordt aangeraden voor componenten die niet in een vochtvrije verpakking binnen zijn gekomen eerst een aantal uren in een oven droog te bakken. Temperaturen moet je bij de betreffende fabrikant even opzoeken. Persoonlijk heb ik er nooit last mee gehad, en het lijkt er op dat het probleem hier ongerelateerd is.

Lastig te zeggen wat er hier wel aan de hand is, maar zonder enige details zou ik vermoeden dat de temperatuur vrij lang aanzienlijk hoger is geweest dan 230°C. Epoxy verbrandt niet tot ruim boven de 300°C, soldeermasker laat initieel alleen los en zal pas daarna verkleuren, ik heb het nooit zien bubbelen. Flux geeft meestal geen zwart residu tenzij je echt idiote temperaturen haalt en bubbelt gewoonlijk niet. Ik heb net even getest met de Topnik Zel die ik hier had liggen, en op 400°C bubbelt het niet, geeft het alleen een hoop rook en het residu is niet zwart en heeft weinig volume.

Wat heb je veranderd aan de heater en is dat goed gegaan? Als er dingen zwart bubbelen onder je chip en die is 230°C is er echt iets mis met je meting, dat gebeurt zelfs met suiker niet. De fout ligt bijna zeker ergens in je opstelling.

EricP

mét CE

Inderdaad, Kruimel. Ik heb er in zoverre ervaring mee... dat een stukkie 'custom hardware' bij een oud werkgever (toen ik nog loonslaaf was) in batches van 100 'besteld' werd. Er zaten een paar moeilijke chippies op: een FPGA en een ASIC (moeilijk als in: de FPGA werd niet meer gemaakt; 'last buy' gedaan. De ASIC was in eigendom; de chip bakker doet echter batches van 1000 of 2000). Met 200 exemplaren per jaar, kom je zomaar aan de shelflife van je componenten: de verpakking is dan wel 'waterdicht' en 'vacuüm', maar niet langer dan een jaar (garandeert de chip bakker). Daarnaast: 1000 van die krengen in 1 verpakking.
Ondanks 'bakken' vooraf, overleefde 2-4% het niet. Meestal gewoon zichtbaar, niet altijd. De oplossing werd toch een droogkast. Lucht op minder dan 2% luchtvochtigheid houden. In de kast de in kleinere batches verpakte chippies, in een serieus 'keuken vacuüm apparaat' met silicagel. En dan 2 dagen voordat ze gesoldeerd werden per 'koerier' naar de assembleer toko, in de oven. Die dingen waren - volgens chipbakker - MSL 4. En het was niet eens BGA, maar gewoon 'met pootjes'. Op deze manier ging het eigenlijk altijd goed. Ook minder uitval door 'gecorrodeerde' pootjes - waarbij je 'corrosie' wel met een pak zout mag nemen. Maar toch, voor deze werkwijze soms een pootje wat niet lekker vast zat met solderen. Daarna nooit meer.

Ik heb bij de heater de glasplaat weggehaald en de IR heater verhoogd zoals ook door meerdere mensen wordt aangeraden. De temperatuur zou volgens mij niet veel hoger geweest moeten zijn dan 230 tenzij de thermocouple hapert. Ik maak hem altijd vast op het bord maar zal hem dichter bij de chip plaatsen.

Het is een bruin borrelend goedje dat daarna opdroogt tot een zwarte korst. Het moet ergens vandaan komen dus ik denk toch dat het de flux is, dit is eigenlijk de enige 'vloeistof' die wordt toegevoegd. Voortaan misschien inderdaad even de chip voorverwarmen.

Heeft er iemand verder een goed proces om de nieuwe balletjes op de pads van de chip te laten vloeien? Welke temperatuur zou hiervoor optimaal zijn?

Maak eens een foto. Kruimel geeft aan dat hij denkt dat het epoxy-op-meer-dan-300-graden is en zoals je het zojuist weer beschrijft... Ik ben het met hem eens.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ziet het er uit als dit?

Bron: Wounded in Action Part 4 (plaatje van rew toevallig)

Als het er zo uit ziet dan is het duidelijk verbrande epoxy en gaat het over temperaturen >350°C. Plaats je thermokoppel eens midden onder de chip waar de aangepaste IR verwarming zit in plaats van naast de chip op de andere kant kijk wat je dan meet. Thermokoppels geven meestal alleen problemen als ze in contact komen met andere metalen. In gesmolten soldeer werken ze in het bijzonder slecht.

Hey, wacht! die print ken ik. :-)

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ja het ziet er precies zo uit!

Dan is er iets in mijn temperatuuropstelling niet goed. Ik denk dat de meting van de bottom of top heater het niet (goed) doet en hij daardoor harder blijft stoken dan zou moeten

Klinkt als een temperatuursensor die totaal ontkoppeld is, zoiets is bij rew ook gebeurd. Niet alleen ontbindt epoxy niet onder iets van 320°C, het kost ook best wel tijd om de bulk van het materiaal op die temperatuur te krijgen dat dit op deze manier gebeurt. Ik heb wel componenten gedesoldeerd met een gasbrander en dan gebeurt dit nog niet.

Op 4 mei 2021 13:31:47 schreef rew:
Hey, wacht! die print ken ik. :-)

Had 'm even geleend inderdaad (na een zekere zoektocht mag ik wel zeggen). ;)

Eigenlijk vind ik het meest interessante op het plaatje hoe het soldeermasker en de silk nagenoeg onaangetast zijn gebleven. Waarschijnlijk is dat hetgeen het mij heeft doen onthouden.

Op 3 mei 2021 17:28:22 schreef EricP:
[...] De oplossing werd toch een droogkast. Lucht op minder dan 2% luchtvochtigheid houden. In de kast de in kleinere batches verpakte chippies, in een serieus 'keuken vacuüm apparaat' met silicagel. En dan 2 dagen voordat ze gesoldeerd werden per 'koerier' naar de assembleer toko, in de oven. Die dingen waren - volgens chipbakker - MSL 4. En het was niet eens BGA, maar gewoon 'met pootjes'. Op deze manier ging het eigenlijk altijd goed.

Op het kanaal van biclivedotcom vernam ik de verkrijgbaarheid van 'solid state' ontvochtigers, misschien wat voor jullie?

Incredible solid state dehumidifier. No moving parts.

Titel is een beetje clickbait-achtig, maar hij heeft inhoudelijke informatie en links naar de fabrikant. Blijkbaar is het evenwichtspunt wel relatief hoog op 22%, maar dat is al een stuk beter dan de 60-70% dat het hier in NL nog wel neigt te worden. Ik weet niet of elektronica hygroscopisch is of dat het alleen absorptie is bij hoge luchtvochtigheid.

Ja, zo is dat in de foto ook gekomen: Een sensor die aan bleef geven dat het nog VEEEL warmer moest....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/