Alternative Beschaffungsquellen für Bauelemente sind nicht ohne Risiko. Das trifft insbesondere auf bereits abgekündigte Bauelemente und Komponenten zu. Wie lässt sich die Bauteilqualität sicherstellen?

Wenn abgekündigte Bauelemente über Standard-Einkaufsquellen nur noch schwer oder gar nicht mehr erhältlich sind, rücken Online-Beschaffungs- und Ersatzbauelemente-Suchmaschinen in den besonderen Fokus. Und hier stellt sich die Frage, ob in den Gehäusen der Komponenten tatsächlich das steckt, was der Aufdruck verspricht.

Bauteile günstig aufzukaufen und weltweit zu vertreiben, darauf haben sich Online Broker spezialisiert. Im Idealfall können gut eingelagerte Überbestände anderer Firmen erworben werden. Doch kann es selbst Non-Franchise-Distributoren passieren, dass ihnen gefälschte Ware angedreht wird.

Bauteile, die aus unbekannter oder zweifelhafter Quelle stammen, sollten idealerweise vor dem Kauf, spätestens aber im Wareneingang entweder komplett oder in Stichproben getestet werden. Außerdem tauchen immer wieder sehr gute Fälschungen auf, die den Originalen sehr ähnlich sind. Daher muss zur Prüfung modernste Technik eingesetzt werden. Factronix stellt verschiedene Testmöglichkeiten zur Verfügung. Dabei erfordert jeder Typ und jede Batchgröße eine individuelle Strategie, die Factronix gemeinsam mit dem schottischen Partner Retronix individuell ausarbeitet: Einfache Kennlinientests oder KFTs (Key Functional Tests) gestalten sich von den Setup- und Testkosten relativ günstig, sie sind schnell umzusetzen und über sie lassen sich Aussagen darüber machen, ob es sich um echte oder gefälschte Ware handelt. Nicht zerstörungsfrei ist das Decapping eines Bauelements, um so an die Informationen zum Chip-Hersteller, Datecode und zur ID-Kennzeichnung auf dem Die heranzukommen. Ein XRF-Test gibt Aufschluss über RoHS-konforme oder bleihaltige Legierungen. Darüber hinaus zeigen Lötbarkeitstests, ob eventuell überlagerte Ware noch verwendet werden kann. Gibt es erste Verdachtsmomente, hilft Factronix mit seiner Dienstleistung des Lohnröntgens aus.

Nicht nur gefälschte Bauteile sind gefährliche Zuverlässigkeits- und Funktionskiller. Fremde Lagerware gleichwohl wie überlagerte Bauelemente im eigenen Warenlager können die Zuverlässigkeit der elektronischen Baugruppe empfindlich beeinträchtigen und durchaus zu Feldausfällen führen. Das umfangreiche Dienstleistungsprogramm rund um die Bauteile und Komponenten von Retronix beschränkt sich allerdings nicht auf Teststrategien. Es geht auch darum, für die Assemblierung geeignete Komponenten zu reaktivieren. Hierzu zählen unter anderem sowohl das Laser Reballing als auch das Wiederaufbereiten überlagerter Komponenten sowie weitere Performance Upgrades.

Laser Reballing macht Bauelemente wieder fit

Wertvolle Bauelemente wie Prozessoren oder Speicher-ICs vorm Elektroschrott zu bewahren kann bares Geld sparen. Wurden sie aus veralteten Baugruppen abgetragen, müssen die Anschlüsse der Bauelemente wieder funktionstüchtig gemacht werden. Das BGA-Laser-Reballing stellt dabei ein sehr schonendes Verfahren dar, das die Vorgaben der IPC deutlich übertrifft, weil der BGA beim Reballing keinerlei Wärmestress ausgesetzt ist. Die Herstellervorgaben für das Bauteil-Rework von maximal drei Reflow-Zyklen, denen ein Bauteil ausgesetzt werden darf, erfüllt das Laser Reballing ebenfalls. Die Vorgehensweise folgt festgelegten Schritten: Zunächst wird ein Prebake gemäß Jedec vorgenommen, um der Baugruppe möglicherweise vorhandene Feuchtigkeit zu entziehen. Anschließend wird das gewünschte Bauelement schonend von der Leiterplatte abgelötet. Weil hierbei ausschließlich mit Unterhitze gearbeitet und das IC somit „just in time“ abgehoben wird, verringert sich die Temperaturbelastung für das Bauteil deutlich. Das verbleibende Restlot der BGA-Pads wird kontrolliert und automatisiert entfernt. Auf der planen Fläche erfolgt anschließend das Laser Reballing. Die einzelnen auf die exakte Größe vorgefertigten BGA-Kugeln werden Ball für Ball mittels eines Infrarot-Lasersystems präzise, koplanar und vollautomatisch aufgebracht. Dies dauert pro Ball nur wenige Millisekunden, weshalb kein relevanter Temperatureintrag am Die zu messen ist.

Je nach Anforderungen ist auch ein BGA-Columning möglich, indem mehrere Balls übereinander zu einer Säule aufgebaut werden. Dieses Verfahren trägt dazu bei, die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE-Mismatch) zwischen Bauteil und Leiterplatte zu kompensieren, insbesondere wenn es sich um Keramik-Bauteile der Leistungselektronik handelt. Auch minimiert sich die Lunkerbildung, weil entstehende Gase im Reflow-Prozess durch die Stack-Bildung ausweichen können.

Mit Refreshing die Lötbarkeit wiederherstellen

Zur Sicherung der Bauteilqualität gehört es, regelmäßig das Bauteillager zu überprüfen: Überlagerte Bauteile weisen oftmals Oxidationsschäden oder organische Verunreinigungen auf. Schlechte Lötbarkeit ist die Folge. Ein Refreshing, also eine Neuverzinnung der Bauteilanschlüsse, stellt die Lötbarkeit der Anschlüsse wieder her. Dem bauteilschonenden Prozess mit vollautomatischen Fluxen und entsprechender Vorwärme folgt die Neuverzinnung der Anschlüsse mittels Wellenlöten (Dynamic Wave) unter Stickstoffatmosphäre. Im Anschluss daran wird die Bauteilgeometrie überprüft und ein automatischer Koplanaritätstest durchgeführt; die Pins werden maschinell ausgerichtet. Der Prozess kann sowohl manuell als auch vollautomatisch nach GEIA-STD-0006 erfolgen. Um die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen, ist auch ein Double-Dip-Verfahren möglich. Geeignet sind Bauteilanschlüsse von QFPs, TSOPs, MSOPs und Steckerleisten. Dass sich selbst passive Bauelemente mit Baugrößen bis hinab zu 0201 ebenfalls verzinnen lassen, stellt ein Alleinstellungsmerkmal von Dienstleister Retronix dar.

Das Refresh-Verfahren ist auch für Bauelemente interessant, deren Anschlussflächen umlegiert werden müssen, weil abgekündigte Bauelemente nur mehr mit bleihaltigen Anschlüssen erhältlich oder – umgekehrt – weil unbedingt bleihaltige Anschlüsse vorgeschrieben sind, es die benötigten Bauteile aber ausschließlich in einer RoHS-konformen Variante gibt. Wichtig in beiden Fällen ist die anschließende automatische optische Koplanaritätsprüfung.

Das bei Retronix neue, vollautomatische Verfahren „Micro Device Hot Solder Dip“ ermöglicht die Neuverzinnung von kleinen Bauteilen in den Bauformen wie 0402, 0603 oder SOTs, Kondensatoren etc. Spezielle Aufnahmewerkzeuge stellen sicher, dass Bauteile zielsicher und vollautomatisch neu verzinnt werden. Zudem ist das Verfahren mit den GEIA-Standards konform.

Retronix kann im Sektor der sogenannten Refresh-Verfahren auf eine langjährige Erfahrung zurückblicken. Die bisherige manuelle Neuverzinnung war allerdings bei diesen Bauteilformen zu teuer, inkonsistent und zeitaufwändig. Mit dem zwischenzeitlich patentierten Verfahren Micro Device Hot Solder Dip ist es nicht nur möglich, alle gängigen Legierungen auf die Anschlusskontaktierung aufzubringen, sondern Retronix schließt damit die Lücke für die Neuverzinnung aller Bauteilformen. Überdies reduziert das die Bildung von Zinn-Whiskern erheblich.  

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