Reballing

Hier gibt es nur Informationen zum Reballing, keine Anleitung dazu!

Chips in der Bauform "BGA" haben für die elektronische Verbindung keine Beinchen an den Seiten, sondern nur kleine Pads auf der Unterseite. Auf diesen Pads befinden sich Kügelchen aus Lötzinn (Balls), der Chip ist mit diesen Kügelchen auf weiteren Pads auf der Platine verlötet. Bilder dazu findest du unter Kühlung und den untergeordneten Seiten.

Beim Reballing wird das Lötzinn samt Kügelchen erhitzt und entfernt. Der Chip und die Platine werden vom Lötzinn gereinigt und neue Kügelchen auf dem Chip aufgebracht, der Chip dann wieder erneut auf der Platine aufgelötet. Genau das passiert auch bei der Herstellung der Platine.

Genau genommen steht Reballing lediglich für das Aufbringen der neuen Lötkugeln, häufig wird jedoch der komplette Prozess, vom Entfernen bis zum Auflöten des Chips, als Reballing bezeichnet.

Um das alles durchzuführen bedarf es einer umfangreichen Ausrüstung und Erfahrung und ist daher nicht für Anfänger geeignet. "Mal eben" eine GPU selbst reballen, wenn de Konsole streikt, ist nicht drin.

Dem alten Lötzinn wird nachgesagt, dass es nicht mehr gut sei (also mehr oder weniger "verdorben/verbraucht"). Weiterhin wird häufig damit geworben, dass das bleihaltige Zinn besser sei als das (im Original) bleifreie Zinn. Da beim Reflow das Lötzinn nicht ausgetauscht wird, soll Reballing (hier wird das Lötzinn immer ausgetauscht) immer besser sein als ein Reflow.

Das bleifreie Zinn weist in der Tat einige Nachteile auf:
- Bleifreies Zinn hat einen höheren Schmelzpunkt als bleihaltiges Zinn. Beim Reflow oder Reballing sorgt der geringere Schmelzpunkt von bleihaltigem Lot dafür, dass das Zinn weiter über den Schmelzpunkt erhitzt werden kann. Wird der Chip beispielsweise auf 230 °C erhitzt, dann sind das bei bleifreiem Zinn knapp 10 °C über dem Schmelzpunkt, bei bleihaltigem aber schon fast 50 °C. Liegt die Temperatur weiter über dem Schmelzpunkt, ist der Lötprozess im Schnitt besser (natürlich nur bis zu einem gewissen Punkt). Ist einmal bleihaltiges Zinn unter dem Chip, erleichtert das auch den Reflow, denn der Chip muss nicht mehr ganz so stark erhitzt werden, damit das Zinn schmilzt. Das reduziert die Gefahr den Chip beim Erhitzen zu beschädigen erheblich.
- Bleihaltiges Zinn ist weicher, gibt also bei Bewegungen des Mainboards (die zu den brüchigen Lötstellen führen) mehr nach. Es ist also davon auszugehen, dass ein erneuter BSJF damit unwahrscheinlicher bzw. herausgezögert wird.

Doch nicht alles stimmt:
- Lötzinn wird nicht wirklich schlecht. Die Eigenschaften des Zinns verschlechtern sich mit der Zeit, vorallem beim Löten (innerhalb weniger Sekunden, wegen der hohen Hitze), allerdings liegt das vorallem an der Oxidation des Zinns. Deshalb wird beim Reflow Flussmittel eingesetzt, das dem Lötzinn den Sauerstoff wieder entzieht und für hervorragende Eigenschaften des Zinns sorgt.
Manch einer kennt das vielleicht vom Löten mit dem Lötkolben. Brät man lange an einer Stelle herum, wird das Lötzinn matt und zäh, verbindet sich kaum mehr mit unverzinnten Stellen. Doch sobald Flussmittel (wahlweise in Form von frischem Lötzinn mit Flussmittel) hinzugegeben wird, verändert sich das Lötzinn schlagartig und ist wieder "wie neu".

Kaum erwähnt wird ein anderer, wesentlicher Vorteil des Reballings. Ist die GPU entfernt, fällt beim Reinigen der Pads schnell auf, dass einige das frische Lötzinn nur schlecht annehmen. Die Kontakte sind dann oxidiert und müssen so lange behandelt werden, bis diese wieder Lötzinn annehmen. Das geht auch oft mit etwas Flussmittel und Hitze (also ein Reflow), ob das erfolgreich war, lässt sich bei einem Reflow aber nicht überprüfen, die Kontakte sind ja nicht sichtbar. Wenn es nicht erfolgreich war, lassen sich die Kontakte nicht einzeln bearbeiten. Um das zu machen, ist es eher eine Notwendigkeit, das Lötzinn auszutauschen, denn wenn der BGA einmal runter ist, lässt er sich mit dem alten Lötzinn nicht wieder anlöten. Ginge das aber, wäre es sicher möglich auch ohne Austausch des Lötzinns einen Chip wieder richtig zu verlöten.

Reballing wird immer als die ultimative Lösung verkauft und ist es in der Theorie auch. Beim Reballing gilt aber das Gleiche wie beim Reflow: Es muss gut gemacht sein, dann taugt es auch was, sonst nicht.
Es ist wie eingangs erwähnt viel Erfahrung nötig, um ein Reballing durchführen zu können. Trotzdem ist das Reballing nicht gleich perfekt, nur weil die Person es durchführen kann. Behandelt er die Kontakte zum Beispiel nicht richtig, halten auch die neuen Lötkügelchen nicht richtig an den Pads. Gleiches gilt, wenn die Temperatur beim Anlöten nicht stimmt. Und so habe ich es bei mir selbst erfahren müssen, dass eine reballte Konsole durchaus mal kürzer halten kann, als eine, die mit einem Reflow behandelt wurde. Das gilt natürlich auch für Reparatur-Shops. Nicht immer ist das Reballing, das dort angeboten wird, die bese Lösung, denn dass das Reballing sauber durchgeführt wird, ist nicht gesagt und da helfen auch nicht immer die teuren Rework-Stationen, mit denen häufig geworben wird. Mit denen geht es einfacher, aber trotzdem kann es deshalb nicht jeder.

Daher kann nicht nur sagen: Reballing gut und schön, aber selbst wenn man es machen lässt, muss es nicht gleich die ultimative Lösung sein, manchmal ist ein gut durchgeführter Reflow besser. Mit der nötigen Erfahrung ist ein Reballing allerdings in der Regel die bessere Lösung als ein Reflow, der mit den gleichen Fertigkeiten durchgeführt wurde.

Gehen wir mal davon aus, das Reballing wurde 100% korrekt durchgeführt. Wie lange hält dann so eine Reparatur? Ist der Fehler dann weg? Kann er erneut auftreten?

Ich lese oft von der Erwartung, dass der Fehler danach nie wieder auftritt. Jetzt erinnern wir uns nochmal daran, was beim Reballing eigentlich passiert: Genau das, was in Herstellungsprozess auch gemacht wird. Es ist damit unter gleichen Bedingungen also maximal möglich dafür zu sorgen, dass die Verbindung wieder den gleichen Zustand hat, wie kurz nach der Herstellung. Die Verbindung war da noch fehlerfrei, und trotzdem gab die Konsole irgendwann den Geist auf. Und genau so ist das nach dem Reballing auch. Der Fehler ist dann komplett weg und kommt sogesehen auch nicht mehr wieder, er tritt höchstens "erneut zum ersten Mal auf". Bis das passiert, dauert es im Schnitt dann genau so lange, wie bei einer fabrikneuen Konsole dieses Modells. Das sollte jedoch ausreichen, denn die PS3 wird auch irgendwann von einem Nachfolger abgelöst.

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