BGA reflow & Infrarode verwarming; advies gezocht

Dag allemaal.
Verliefd op de beeldkwaliteit van een wat ouder Philips-toestel doe ik verwoede pogingen om een BGA op een QFU2.1 chassis te reflowen om het toestel zo weer aan de gang te krijgen.
Voor die beoogde reflow maak ik gebruik van een 2dehands "ACHI-IR-PRO" BGA workstation.
Niet gehinderd door enige eerdere ervaring constateer ik dat het mij niet lukt om de soldeerverbindingen onder de Fusion-chip vloeibaar te krijgen. "Logisch" hoor ik sommigen van jullie denken; "die metalen Fusion-chip reflecteert bijna alle infrarood die afkomstig is van het bovenliggende verwarmingselement?!".

Kan iemand mij vertellen hoe ik dit probleem van non-absorptie op een elegante manier kan oplossen?

de print moet rond de BGA uiteraard ook kunnen opwarmen, die zit nu onder de ALU folie....

Op vrijdag 6 september 2024 20:00:23 schreef kris van damme:
de print moet rond de BGA uiteraard ook kunnen opwarmen, die zit nu onder de ALU folie....

Ik denk dat tijdens productie ook de onderzijde van de print verwarmd wordt

het gaat een stuk makkelijker als de print nog geen chip bevat en dus met hete lucht de tin nog kan vloeien, de bga word er dan zo in gedrukt en vast zit deze. los krijgen is een hele andere sinecure.

De BGA wordt natuurlijk niet in vloeibaar tin gedrukt, want dat zit op de BGA zelf. Bij het vastsolderen centreert hij zichzelf op de gesmolten balletjes zodra die vloeien. Een daarvoor bestemde soldeerinrichting heeft wel gereedschap om hem ruw te positioneren, zodat hij niet 1 of meer balletjes verschoven geplaatst wordt.

Het zit hem er inderdaad in om de print zelf voor te verwarmen. Dat kan bijvoorbeeld met een strijkijzer of een daartoe bestemd warmhoudplaatje.

Ik heb het zelf nog niet aangedurfd om aan BGA te beginnen, dus hou me ten goede. Alleen ervaring met chips met een enkel massavlak eronder en hetelucht. Wel ook met gebruik van warmhoudplaatje in sommige gevallen.

Op vrijdag 6 september 2024 20:27:42 schreef maartenbakker:
De BGA wordt natuurlijk niet in vloeibaar tin gedrukt, want dat zit op de BGA zelf. Bij het vastsolderen centreert hij zichzelf op de gesmolten balletjes zodra die vloeien. Een daarvoor bestemde soldeerinrichting heeft wel gereedschap om hem ruw te positioneren, zodat hij niet 1 of meer balletjes verschoven geplaatst wordt.

Wordt het soldeerpasta niet aangebracht op de print via een soldeermasker, gelijk met de soldeerplaatsen voor de andere SMD componenten.
De BGA's kunnen dan gewoon in de componenten feeders bij de rest en alle soldeerplaatsen hebben dan dezelfde eigenschappen.
De pick and placemachine zorgt voor de precise positionering. Inderdaad richten de componenten zichzelf op de de soldeerpaatsen, maar het komt ook voor dan er een soldeerpadje mist en dan gaat bijv een smd condensatortje zomaar recht op staan.
In de tijd dat ik nog werkte heb ik niet met BGA's in producten gewerkt.

Ik ben bekend met dit apparaat en het is zeer moeilijk om daarmee goed te werken.
Ik heb de IR6500 gehad die ik na een paar keer te hebben gebruikt heb weggedaan.
Het verwarmen van de onderzijde van de print duurt erg lang en is niet goed te regelen, de bovenkant werkt stukken sneller maar is ook slecht te regelen.

Daarbij komt dat deze printen snel kromtrekken omdat je erg langdurig moet verwarmen.

Dan het reflow proces, begin er niet aan want is is bijna altijd voor zeer korte duur dat het weer werkt, vaak resulteert het in de chip reballen waarmee je de chip weer moet verwarmen wat niet goed is voor de chip.
Dan de chip, bij deze komt het voor dat de chip aan de binnen zijde het probleem zit en de "aansluitingen" niet goed zijn door delaminatie, door het verwarmen gaat het vaak even goed maar ook dit is slechts voor korte duur.

Ik gebruik nu zelf een eenvoudig apparaatje https://www.eleshop.nl/aoyue-866-hete-lucht-rework-station.html en dat werkt stukken beter.

Ziet er zeker mooi uit William, maar de Fusion chip kan je dan ook daarmee weer goed laten werken?

Op zaterdag 7 september 2024 19:00:57 schreef smd:
Ziet er zeker mooi uit William, maar de Fusion chip kan je dan ook daarmee weer goed laten werken?

Ligt eraan, als er sprake is van delaminatie dan niet, is alleen de tin slecht dan kun je met reballen zelfs een QFU weer aan de gang krijgen.

Dus je kunt met deze opstelling succesvol reballen en de chip weer op de print terugzetten?

Met het nadeel dat ik geen ervaring met infraroodverwarming maar alleen met convectie-verwarming (dan wel actief hetelucht), is m'n eerste indruk dat de verwarming veel te hoog boven de chip hangt.

Daarnaast is onderwarmen noodzakelijk bij dit soort chips. Is het niet om het proces te vergemakkelijken, dan wel om gewoon schade aan de print te voorkomen, omdat die anders eenzijdig verwarmd wordt.

Daarnaast is de industrie vrij duidelijk over reflow van BGA-onderdelen: daar reppen ze geloof ik niet over. Het is altijd 'remove, clean both pcb and chip, reball and rework'.
Dat zullen ze vast niet voor niets zo stellig beweren. Dan kan je zeggen 'maar mijn TV kan niet neerstorten' maar punt is wel dat hoe kritischer het soldeerproces wordt (en BGA valt daar zeker onder), hoe beter het is om je gewoon aan die aanbevelingen/standaarden te houden.

Op zondag 8 september 2024 14:54:18 schreef weardguy:
Met het nadeel dat ik geen ervaring met infraroodverwarming maar alleen met convectie-verwarming (dan wel actief hetelucht), is m'n eerste indruk dat de verwarming veel te hoog boven de chip hangt.

das nu net het enige voordeel van een IR heater :-) omdat het gebundeld licht is mag de bron op een zekere afstand zitten.

verder heeft het toestel van TS onderverwarming, dus dat is hier het issue niet.

Maar (voor Maarten), iemand anders schreef het al, IR heating is veel minder makkelijk in gebruik dan hetelucht. Ieder bod en chip heeft een andere reflectie, dus instellen vraagt veel ervaring. Als je altijd hetzelfde board moet aanpakken is het geen probleem.
Wat TS zeker fout doet is de rest vh board met alu afdekken, dan moet alle warmte enkel door de chip heen, en dat komt nooit goed.

Op vrijdag 6 september 2024 20:09:25 schreef buzzy:
[...]Ik denk dat tijdens productie ook de onderzijde van de print verwarmd wordt

die is bij toestel van TS aanwezig.

Wat je eigenlijk nodig hebt, is een preheater, een hotplate die van onderen het vast verwarmt tot een 160 graden. Dan kan IR de rest doen.

Nou ja, er is al onderwarmte. Maar de ene onderwarmer is de andere niet.

Op m'n werk hebben we Hakko onderwarmers en (volgens mij) een exemplaar van Pace. Die werken prima en zijn allen actieve warmers met ventilator.

Voor thuis heb ik (helaas) gekozen voor een Aoyue-nogwat. Even los van de PCB-klemmen die echt veel te goedkoop zijn, is het een IR-onderwarmer. En ik heb dus echt de grootste moeite gehad daar iets mee aan te vangen.

Ook de Fineplacers op m'n werk (boven en onderverwarming) hebben (voor zover ik weet) alleen actieve verhitting met element en ventilator en dat is echt een serieus hittebombardement waar menig heteluchtstation bij verbleekt.

Maar dat zo'n IR-verhitter gericht is is naar mijn mening hier nu juist niet gewenst. Ja, de chip moet het grootste deel van de warmte 'opvangen', maar de print er omheen moet ook zeker opwarmen, anders ben je inderdaad heel lang bezig.

De Fusion chipgaat ook vaak ook spontaan kapot omdat deze in de high end modellen pfl pdl 7 en 8 series vaak heter wordt door hogere specificaties. Ja, ook met koeling en fan op de processor zelf meegemaakt in een pfl8008 (processor echt dood met felle maximale ambilight als afscheidritueel).
Daarom is een reball vaak funest voor een reparatie, zeker zonder professionele en goede reworkstations. Infrarood schijnt trouwens niet altijd goed te zijn voor BGA chips omdat de temperatuurcontrole niet goed is te regelen en te snel gaat. Philips noemt ook zelf in sommige eerder service manuals ook niet voor niets dat een losse /defecte BGA chip altijd vervangen moet worden. Ik heb zelf met reballen nooit een goed resultaat kunnen krijgen, vaak gaat de zgn. standby processor dood en is de chip afgeschreven. Geloof me veel tijd aan verprutst en paar borden, flux en tin.
Ook valt er vaak aan de onderkant wel een smd af bij het onderverwarmen, dus rampzalig om te repareren en die onderdelen weer terug er op te krijgen.

Zou het een idee zijn om tussen de onderwarmte en de print een thermal pad te leggen? Goede warmte-overdracht en je onderdelen blijven op hun plek liggen.

Aan de andere kant moet je hem dan wel vrij warm zetten misschien, omdat de thermal pad zelf een flinke thermische massa heeft.

Ik heb twee keer een BGA van nieuwe balletjes voorzien. Verwijderen met alleen een hete luchtbout. Het er weer op solderen mbv een omgebouwd oventje. Dat was beide in een Fluke scopemeter.

$.$

[Bericht gewijzigd door kris van damme op (100%)]

Op maandag 9 september 2024 22:06:35 schreef maartenbakker:
Zou het een idee zijn om tussen de onderwarmte en de print een thermal pad te leggen? Goede warmte-overdracht en je onderdelen blijven op hun plek liggen.

denk niet dat dit een goed idee is. Een BGA aan de onderzijde kan er dan wel niet afvallen, maar wel platgedukt worden, waardoor de bolletjes kortsluiting gaan geven.

De onderverwarming zoals TS ze toont is van het trage soort. geduld is daar vereist.

Op zondag 8 september 2024 19:45:55 schreef weardguy:
Nou ja, er is al onderwarmte. Maar de ene onderwarmer is de andere niet.

Op m'n werk hebben we Hakko onderwarmers en (volgens mij) een exemplaar van Pace. Die werken prima en zijn allen actieve warmers met ventilator.

Voor thuis heb ik (helaas) gekozen voor een Aoyue-nogwat. Even los van de PCB-klemmen die echt veel te goedkoop zijn, is het een IR-onderwarmer. En ik heb dus echt de grootste moeite gehad daar iets mee aan te vangen.

de actieve onderwarmers (met ventilator) zijn een stuk sneller, maar met wat geduld gaat het met een IR straler zonder ventilator ook, duurt wat langer. Toevallig heb ik ook zo eens een Aoyue gekocht, voor een karweitje op verplaatsing. Het grote probleem is dat je print héél dicht bij de IR straler komt met de orignele printsteuntjes, das niet goed.( de print warmt te snel op en de eindtoestand is niet stabiel)
Heb dat opgelost Heb dat ogelost door gebruik van PCBites in combinatie met de Aoyue. print zit dan enekel centimers hoger en dan bereik je wel een stabiele toestand. Duurt dan wel wat langer.

Op maandag 9 september 2024 22:22:18 schreef fred101:
Ik heb twee keer een BGA van nieuwe balletjes voorzien. Verwijderen met alleen een hete luchtbout. Het er weer op solderen mbv een omgebouwd oventje. Dat was beide in een Fluke scopemeter.

dat is een andere soort print; veel kleiner en minder dik. Die gaan met minder warmte lopen en dan lukt het wel met hete lucht alleen.

Voor de print zoals TS toont gaat dat maar moeilijk lukken. Voorverwarmen langs onderen is daar een noodzaak. Hoeveel balletjes had die chip van de fluke?

[Bericht gewijzigd door kris van damme op (15%)]

Ik heb nog nooit een BGA onder een BGA gezien op de print. Het gaat doorgaans om klein grut zoals condensatortjes en weerstanden. Daar druk je de solderingen niet van plat op deze manier.

@ Maarten : bij deze...

zijde a

zijde b

redelijk wat BGA's zitten tov hun partner aan de andere zijde.

[Bericht gewijzigd door kris van damme op (29%)]

Duidelijk; daar gaat het dus niet werken. Maar zou het bij een QFU wel helpen?

Aan iedereen die de moeite nam om te reageren: dank.
Gelet op de reacties denk ik echter dat ik mijn vraag niet duidelijk genoeg gesteld heb, dus bij deze een tweede poging.
Met infrarood verwarming lukt het uitstekend om donkere/zwarte objecten te verhitten, omdat deze (door hun donkere kleur) de infrarood straling goed absorberen.
Zo'n Fusion-120 BGA heeft echter een blank metalen bovenkant, en dit blanke metaal (RVS?) refelecteert bijna alle infrarood straling die het rework-station er op "afvuurt". Met als gevolg: nauwelijks enige verhitting van de BGA chip.
Mijn vraag: wat kan ik doen om de warmteopname door de BGA te verbeteren?

Zwarte verf erop?

Jac

Daarom is een betere methode hete lucht en NIET infrarood. En je moet ook onderverwarmen de hele print tot 150 C maximaal met een preheater liefst gecontroleerd zodat de print niet kromtrekt of bol gaat staan, wat altijd gebeurt als je alleen maar van boven de print alleen de BGA en erom heen verwarmt. Deze printen waren ook dunner dan de latere series en daarom ook kwetsbaarder. Op Youtube staan wel wat filmpjes over de QFU en de goede manier om te chip te solderen. Ook het temperatuur profiel volgen en de tijd ! Altijd de specificaties opzoeken van elke (bga)chip van te voren ook.