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»Zum Rework gehört weit mehr als heiße Luft!«

Wie repariert man QFNs?

11. Juli 2012, 17:28 Uhr | Karin Zühlke

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Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Wie beurteilt man, ob ein QFN defekt ist?

»Nicht selten kommt der Kunde schon mit einer Vermutung, wo das Problem liegen könnte, weil der Fehler durch eine im Vorfeld durchgeführte Messung eingegrenzt wurde. Entweder wird das Bauteil gleich getauscht, oder bei Unklarheiten führen wir, wie beschrieben, zuvor eine Röntgenuntersuchung durch. Nicht zuletzt bleibt manchmal nur der Reparaturversuch, um den Aufwand in Grenzen zu halten.«
QFNs reparieren kann man in unterschiedlichen Varianten, die laut Kraus alle gut praktikabel sind:

- Pastendruck auf die Baugruppe: Hier wird das Bauteil mit Heißgas von der Baugruppe mit der Reworkstation entlötet, das Restlot abgesaugt, die Lotpaste mit einer Minischablone oder per Dispenser auf der Baugruppe aufgetragen, und anschließend wird das Bauteil wieder aufgelötet.
- Pastendruck auf das QFN-Bauteil: Schritt 1 und 2 erfolgen wie in der ersten Variante. Dann trägt der Werker die Lotpaste aber auf das Bauteil mit der entsprechenden Vorrichtung auf und nicht auf die Baugruppe.
- In der dritten Variante wird das QFN-Bauteil ähnlich wie beim BGA-Balling »bekugelt« und gegen das defekte QFN ausgetauscht. Der neue bekugelte QFN wird unter Verwendung von Flussmittel aufgelötet, das Restlot wird zuvor auf der Baugruppe abgesaugt.
- Eine weitere Möglichkeit ist das QFN-Rework unter Verwendung des Restlots. Dadurch wird die Baugruppe nur zweimal thermisch gestresst, außerdem ist die Methode schnell und kostengünstig. Der Nachteil ist allerdings ein höherer Evaluierungs- und Prozessüberwachungsaufwand, ob das vorhandene Restlot ausreichend ist. Diese Methode ist besonders bei höheren Stückzahlen in Erwägung zu ziehen.
Welche Methode der Fertiger einsetzt, ist abhängig von der Stückzahl, den Kundenanforderungen, dem vorhandenen Zeitrahmen und auch von den Rahmenbedingungen, die die Baugruppe vorgibt. Für alle Fälle gilt: Der Selektivlötprozess muss gut überwacht werden, er muss reproduzierbar und sicher sein. Kraus Hardware setzt für den Reparaturprozess das halbautomatische Reworksystem »ONYX 29« von Zevac ein. Das Gerät zählt zur »Highend-Riege« der Reworkstationen und verfügt u.a. über eine leistungsstarke, großflächige Unterheizung, verschiedene Möglichkeiten zur Temperaturüberwachung wie Boardinfrarotsensor, Thermoelementanschlüsse zur Applizierung von Thermoelementen an der Baugruppe, Pyrometer zur berührungslosen Temperaturmessung am Bauteil, eine Kamera, einen Heißgaskopf, der mit Druckluft oder Stickstoff betrieben wird, und Düsen mit verschiedenen Geometrien für Standard- und Sonderanwendungen. Entscheidend für einen guten Reworkprozess ist nicht zuletzt die berührungslose Restlotabsaugung, um das Altlot von feinsten Strukturen ohne Beschädigung der Leiterplatte durchzuführen.