Qualified Rework of Ball Grid Array houdt in dat een BGA op een printplaat bewerkt wordt, dat wil zeggen, een defecte BGA wordt vervangen of een verkeerd geplaatste BGA wordt verwijderd en op de juiste wijze teruggeplaatst.

Wat zijn BGA’s?
BGA’s zijn microprocessoren/componenten waarbij de soldeerverbindingen gemaakt worden met kleine balletjes aan de onderkant van het component. Deze kleine balletjes worden door de fabrikant van het component aangebracht en zitten dus al op hun plaats als men dit component koopt. Er bestaan veel verschillende soorten BGA’s, de behuizing kan bijvoorbeeld van kunststof zijn maar er bestaan ook BGA’s met een behuizing van keramisch materiaal. En in plaats van balletjes bestaan ze ook met kolommetjes, maar deze heten eigenlijk CGA (Column Grid Array).

Voordelen van een BGA
Ten opzichte van conventionele componenten zijn BGA’s veel robuuster. Ook zijn ze in de productie makkelijk te plaatsen. Ze kunnen vele aansluitingen hebben en nemen dan minder plaats in beslag dan hun vergelijkbare conventionele componenten met uitlopers.

Nadelen van een BGA
Ten eerste dat de inspectie moeilijker is dan bij conventionele componenten. Speciale inspectieapparatuur is hiervoor vereist zoals bijvoorbeeld röntgen of een apparaat met een heel klein cameraatje aan de ene kant van het component en aan de andere kant een spiegeltje waarmee dan een opname onder het component gemaakt wordt, zoals bijvoorbeeld een Ersascope.

Verder is het zo dat men speciale geavanceerde apparatuur nodig heeft voor het verwijderen en vooral het plaatsen van een BGA. Hierbij wordt dan een soldeerprofiel ingesteld en aan de hand hiervan worden verwarmingssystemen van de apparatuur gestuurd. Voor de verwarmingscycli maakt men gewoonlijk gebruik van een onderverwarming en bovenverwarming. Deze kan op basis van hete lucht of infrarood zijn.

Hoe werkt zo’n BGA-rework station?
Bovenstaande Finetech Fineplacer is representatief voor het huidige BGA-rework. Men kan dit reworkstation gebruiken om BGA’s gecontroleerd te verwijderen. Maar ook voor de juiste plaatsing. Nadat het component met behulp van het geavanceerde camerasysteem uitgelijnd is, wordt als eerste de print m.b.v. de onderverwarming langzaam verwarmd. Dan schakelt ook de bovenverwarming in om de BGA te verwarmen volgens een vastgelegd profiel. De soldeerballetjes onder de BGA zullen gaan smelten en een verbinding aangaan met de BGA-eilandjes op de printplaat. Hierna wordt de assembly in overeenstemming met het gebruikte profiel gecontroleerd afgekoeld, net zoals bij machinaal reflowsolderen.

De uitgebreide BGA-rework stations hebben vaak nog een camera aan de zijkant waarmee je kunt zien tot dat de balletjes gaan vloeien. In de begintoestand is dat gewoon een rond balletje en als we de vloeifase bereiken zakt de BGA als het ware een beetje in en worden ze dus ovaal, dat inzakken kun je mooi zien op zo’n camera die aan de zijkant gemonteerd is.

Is een training noodzakelijk om rework aan Ball Grid Arrays te kunnen uitvoeren?
Jazeker, de procedures wijken sterk af van conventionele soldeermethodes met een soldeerbout. De moeilijkheid hierbij ligt in het feit dat de apparatuur die de BGA verwarmt werkt met software aan de hand van een soldeerprofiel, tijd/temperatuur grafiek genoemd. Deze moet in de machine geprogrammeerd worden. Voor iedere soort BGA (materiaal, afmeting, etc.) en printplaat combinatie heb je een specifiek optimaal profiel nodig. Naast kennis van de materialen heb je hiervoor ook de vaardigheden nodig om de machine te kunnen programmeren. Dit kan men oefenen en leren in een training.

Wat men zich ook dient aan te leren is het juiste uitlijnen van de BGA voor het solderen. Geavanceerde BGA-rework stations hebben hiervoor zogenaamde Vision-systemen, waarbij met speciale cameratechnieken de uitlijning van component ten opzichte van de pads zichtbaar gemaakt kan worden. Ook deze moeilijke en belangrijke stap in het plaatsingsproces is iets wat oefening met de apparatuur vergt.

PIEK biedt BGA-trainingen aan voor iedereen die te maken heeft met het plaatsen en vervangen van BGA’s. Deze zijn gedacht voor productiepersoneel, maar ook mensen van de engineering afdeling. Ook bij de prototype bouw zou het kunnen zijn dat gebruik wordt gemaakt van BGA-stations. Maar de hoofddoelgroep zijn natuurlijk die mensen die op een rework afdeling werken en BGA’s moeten vervangen.

Bij PIEK hebben we een trainingsruimte ingericht met de speciale apparatuur die noodzakelijk is voor de geavanceerde rework operaties aan onder andere BGA’s. Onder andere zijn hier beschikbaar voornoemde Finetech Fineplacer en een Ersascope, maar ook andere vergelijkbare apparaten van andere merken staan hier ter beschikking van onze trainers en cursusdeelnemers.