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Eine BGA-Station ist ein Gerät für die Montage und Demontage von integrierten Schaltungen, die in BGA-Gehäusen (Ball Grid Array) untergebracht sind.
Was ist ein BGA?
Ein BGA ist eine Art von Chip-Gehäuse, das sich durch sogenannte kugelförmige Verbindungen auszeichnet. Die Anschlüsse befinden sich als Raster auf der Unterseite des ICs. Wo werden BGA-Gehäuse verwendet? Vor allem in der Elektronik, insbesondere in der SMT-Technik (Oberflächenmontage). BGAs werden mit Kugeln bestückt, deren Durchmesser auf den jeweiligen Chip abgestimmt ist. Die Kugeln oder das Lötbindemittel sind in der Regel eine Zinnlegierung mit Blei oder Silber (in unterschiedlichen Anteilen).
Die wichtigsten Vorteile der BGA-Technologie
Ein wesentlicher Vorteil von BGA-ICs ist die sehr große Anzahl von Anschlüssen an der Unterseite. Die Unterseite hat eine wesentlich größere Oberfläche als die Gesamtfläche aller Kanten eines Standard-ICs. Vor dem Löten muss die Lötstelle in Form von Kugeln des entsprechenden Durchmessers genau so positioniert werden, dass jede Kugel das Lötfeld berührt. Es ist zu beachten, dass die maximal zulässige Verschiebung der Kugeln relativ zu den Lötfeldern in der Regel weniger als 0,5 mm beträgt. Optische Systeme können beim BGA-Löten eingesetzt werden, dessen Hauptaufgabe die präzise Positionierung der Chips ist.
Verwendung von integrierten Schaltungen in BGA-Gehäusen
Integrierte Schaltungen in BGA-Gehäusen sind in der Unterhaltungselektronik (insbesondere in mobilen Geräten) weit verbreitet. Sie werden in Smartphones, Tablets, Laptops und Notebooks installiert.
Darüber hinaus werden sie in allen Geräten eingesetzt, bei denen eine sehr große Anzahl von Leitungen bei gleichzeitig begrenztem Bauraum verwendet werden muss.
Wie werden Schaltungen in BGA-Gehäusen gelötet?
Lötstationen für die BGA-Bestückung können in zwei Gruppen unterteilt werden. Zur ersten gehören Heißluft-Lötstationen (Hotair). Infrarot-Lötkolben hingegen sind die zweite Gruppe. Elektronikwerkstätten und Heimelektroniker verwenden in der Regel 3-in-1-Stationen, die einen Vorwärmer, einen Lötkolben und einen Heißluftlötkolben, z. B. mit einem Gebläse im Kolben, kombinieren. Lötstationen dieses Typs sind unter anderem mit einer stufenlosen Regelung der Temperatur und des Luftdurchsatzes ausgestattet.
BGA-Löten in der Praxis
Das Löten von in BGA-Gehäusen vergossenen ICs erfordert Geschick und Übung. Der erste Schritt besteht darin, die zu lötenden Bauteilezu befeuchten, zu entfetten und zu reinigen. In der nächsten Phase wird der IC erwärmt (z. B. mit einem Vorwärmer). Wichtig ist auch die Verwendung von Lötbinder, d.h. von Kugeln mit dem entsprechenden Durchmesser, und Flussmittel mit der richtigen Aktivierungszeit. Beim BGA-Löten ist ein ESD-Schutz erforderlich.
BGA-Station - Technische Daten
Vielseitige 3-in-1-Stationen bestehend aus Heißluft-Lötkolben, Heizung und Lötspitze sind mit einer Reihe praktischer Funktionen wie Selbstdiagnose und Abkühlung nach dem Betrieb ausgestattet. Weitere Funktionen sind die Programmierung der Temperatur, der Betriebszeit des Geräts und der Gebläseleistung.
Jedes der drei Geräte der 3in1-Lötstationen kann separat verwendet werden, weshalb die Hersteller die technischen Parameter für jedes Gerät angeben. Eine Ausnahme bildet der Strom, der manchmal in aggregierter Form angegeben wird.
Einer der wichtigsten technischen Parameter von Heißluftlötkolben ist der Temperaturbereich der Blasluft. Bei ausgewählten BGA-Stationen kann die Temperatur der Blasluft zwischen 100°C und 480°C eingestellt werden.
Ein weiterer wichtiger Parameter ist die Menge des Luftstroms während einer Betriebsminute des Geräts. Einige BGA-Lötstationen bieten einen Luftstrom von 130 Litern pro Minute. Die Luftzufuhr erfolgt über ein Gebläse, das in die Lötkolbenflasche eingebaut ist. Moderne Heißluft-Lötkolben sind mit einem bürstenlosen Motor ausgestattet, der sich durch lange Lebensdauer und zuverlässigen Betrieb auszeichnet.
Andere Spezifikationen für BGA-Stationen
Der gesamte Prozess des Lötens von in BGA-Gehäusen vergossenen ICs ist relativ schwierig und anspruchsvoll, nicht zuletzt wegen der Notwendigkeit, die Temperatur auf einem bestimmten Niveau zu halten. BGA-Stationen von guter Qualität garantieren eine hohe Vorlauftemperaturstabilität von +/-1°C. Darüber hinaus ist die eingestellte Temperatur nahezu identisch mit der Temperatur der eingeblasenen Luft. Diese Kombination macht Lötfehler aufgrund falscher Geräteeinstellungen praktisch unmöglich.
Ausgewählte 3-in-1-Lötstationen sind mit einem gut ablesbaren LCD-Display ausgestattet, das eine präzise Einstellung und Überwachung der Betriebsparameter ermöglicht. Die moderne BGA-Station wird von einem PID-Regler gesteuert. Darüber hinaus zeichnet er sich durch sein ESD-sicheres Design aus, das das Risiko elektrostatischer Entladungen minimiert, die zu einer Beschädigung der Schaltkreise führen können.
Anwendung von BGA-Stationen
Die BGA-Station wird üblicherweise für die Demontage und Montage von integrierten Schaltungen in BGA-Gehäusen verwendet. Es ist ideal für die Reparatur von Auto-Steuergeräten, Smartphones, Tablets, Laptops und anderer Unterhaltungselektronik. Dabei wird unter anderem die BGA-Station verwendet. für die Entfernung kalter Lote, die eine häufige Fehlerursache in modernen elektronischen Geräten sind. Beim Entfernen von kaltem Lot muss die gesamte Schaltung zusammengebaut und wieder zusammengesetzt werden, z. B. auf einer Leiterplatte.
Die 3-in-1 BGA-Lötstationen sind komplette Kits, mit denen sowohl Unterhaltungselektronik als auch professionelle Schaltungen (z.B. in der Industrie) gewartet werden können. Die Einstellung der Betriebstemperatur erfolgt getrennt für Heißluftlötkolben, Lötspitze und Heizung. Solche Lösungen gewährleisten Vielseitigkeit und damit die Verwendung einer einzigen Station für verschiedene Löttechniken.
