Die intermetallische Schicht ist die Uhr
Eine Lötstelle ist nicht nur Lot auf Kupfer. An der Grenzfläche reagieren Kupfer und Zinn zu einer intermetallischen Verbindung: etwa 1,5–3,5 µm in einer guten Lötstelle, und diese Schicht trägt die elektrische und mechanische Verbindung tatsächlich.
Die Verbindung ist spröde, und sie wächst jedes Mal, wenn die Lötstelle über ihrer Schmelztemperatur liegt. Rework ist deshalb nicht kostenlos: Jeder Zyklus verdickt die Schicht, und eine dicke Schicht reißt unter Temperaturwechsel oder Schwingung deutlich früher als die ursprüngliche Lötstelle.
Dieser eine Mechanismus erklärt den größten Teil der folgenden Rework-Regeln.
Zyklusgrenzen
Eine Praxis, die funktioniert: die Zahl der Rework-Zyklen je Lötstelle begrenzen, jeden dokumentieren und die Baugruppe bei Erreichen der Grenze verschrotten. Drei Zyklen sind ein üblicher Wert; die genaue Zahl gehört in die Arbeitsanweisung, weil sie von Legierung, Padgröße und thermischer Masse abhängt.
Dieselbe Logik begrenzt die Reparaturen pro Platine. Eine Platine, die an sechs Stellen repariert wurde, ist nicht dasselbe Produkt, das die Erstmusterprüfung bestanden hat.
Ein Abnehmen pro Pad
Ein Bauteil abzunehmen ist ein voller Temperaturzyklus auf jedem Pad, das es berührt. Zwei Abnahmeversuche auf demselben Pad verdoppeln die Wärmebelastung und das intermetallische Wachstum, und das Kupfer am Austritt der Bohrung — ohnehin die dünnste Metallisierung der Platine — fällt zuerst aus.
Praktisch heißt das: das Bauteil prüfen, bevor es gesetzt wird, und wenn es herunter muss, wird das Pad einmal genutzt. Bei bleifreier Bestückung ist das zweite Abnehmen die Stelle, an der Pads abheben.
Area-Array-Bauteile
Rework an BGA und CSP ist eine eigene Disziplin: Vorheizen von unten, ein kontrolliertes Profil am Bauteil gemessen, eine Reballing-Vorrichtung und Röntgenprüfung des Ergebnisses. Reballing im Haus gehört genau deshalb zum Leistungsumfang — eine zurückgekommene Platine mit abgehobener Kugel ist meist günstiger neu zu bebällen als zu verschrotten.
Das Fehlerbild, auf das man achtet, ist die Lötstelle, die richtig aussieht und es nicht ist: eine Kugel, die nicht vollständig kollabiert ist, oder ein Hohlraum unter dem die-seitigen Pad zeigen sich nur im Röntgenbild.
Wärme, Feuchte und die Platine selbst
Rework erwärmt das Laminat ebenso wie die Lötstelle. Eine Platine, die Feuchte aufgenommen hat, kann delaminieren oder Blasen werfen, wenn der Kolben oder die Heißluft kommt; Platinen aus feuchter Umgebung werden deshalb vor dem Rework gebacken. Die Grenzen für Verzug und Verdrehung gelten danach weiter — eine Platine, die nicht mehr flach liegt, wird im nächsten Montageschritt nicht sauber gesetzt.
Protokolle und Nachprüfung
Jede Reparatur wird dokumentiert und nachgeprüft. Optische Prüfung für die sichtbaren Lötstellen, Röntgen für die verborgenen, und mindestens ein erneuter Test des betroffenen Netzes. Die Verarbeitung wird gegen IPC-A-610 bewertet, mit der Erstmusterbasis aus der FAI-Notiz als Referenz dafür, wie die Lötstellen vor der Reparatur aussahen.
Die Grenzen, die über Bestehen oder Durchfallen eines Auftrags entscheiden, beschreibt die Prüfnotiz; der Prozess selbst steht auf der Seite Bestückung von Leiterplatten.
