La matriz de rejilla de bolas (BGA) es una de las tecnologías de encapsulado más populares en la actualidad. Se caracteriza por un alto número de pines, un tamaño compacto y un buen rendimiento eléctrico. Sin embargo, esta tecnología también presenta un desafío importante: la inspección de la calidad de la soldadura. Normalmente, aplicamos inspecciones de rayos X Para detectar problemas de soldadura BGA, hemos detectado algunos problemas comunes. En este artículo, los analizaremos uno por uno, sus causas y, lo que es más importante, cómo evitarlos.
6 problemas comunes de soldadura BGA
Puente de bola de soldadura
Puente de bola de soldadura Se trata de la situación en la que las bolas de soldadura adyacentes se conectan entre sí, provocando un cortocircuito involuntario. Es un problema frecuente que causa muchos problemas durante el ensamblaje de BGA. Las principales causas del puenteo de las bolas de soldadura incluyen un exceso de pasta de soldadura, métodos incorrectos de impresión de la pasta de soldadura, una colocación incorrecta de los componentes y perfiles inadecuados durante el proceso de reflujo.
Bolas de soldadura faltantes
Las bolas de soldadura faltantes se refieren a la ausencia o desplazamiento involuntario de bolas de soldadura de una Paquete BGAEsto provoca una conexión eléctrica incorrecta e incluso un corte de energía. Este defecto es fácil de identificar y se aprecia con mayor claridad durante la inspección por rayos X de la matriz BGA. Las posibles causas de la falta de bolas de soldadura son la fatiga térmica, la mala calidad de la soldadura u otros materiales utilizados, la colocación incorrecta de las bolas y el flujo de bolas de soldadura a través de las vías de la placa de circuito impreso.
Defecto de cabeza en la almohada
La cabeza en la almohada es un tipo de problema de conexión parcial donde la bola de soldadura no se adhiere completamente a la Almohadilla de PCBEn una vista transversal, parece una cabeza apoyada sobre una almohada. Este defecto generalmente se atribuye a la deformación del empaquetador BGA o la PCB, la oxidación de las bolas o almohadillas de soldadura, la temperatura o el tiempo de reflujo, o ambos.
Huecos en las uniones de soldadura
Otro problema común en la soldadura BGA son las cavidades en las juntas de soldadura, que se refieren a bolsas de aire o cavidades dentro de la unión soldada. Estas, cuando son grandes, representan una amenaza para la fiabilidad de la unión. Si bien se considera permisible cierto grado de cavidades, estas representan un problema cuando exceden los límites permitidos. Entre las causas de estos problemas se incluyen la desgasificación de la PCB u otras piezas, el flujo atrapado o un perfil incorrecto en el proceso de reflujo.
Colapso de la bola de soldadura
El colapso de las bolas de soldadura es uno de los problemas típicos de la soldadura BGA, que provoca que la distancia entre la BGA y la PCB sea menor de lo necesario. Esto puede provocar cortocircuitos y lofting mecánico. Los principales factores que pueden provocar el colapso de las bolas de soldadura son la temperatura o el tiempo excesivos de reflujo, la cantidad incorrecta de pasta de soldadura utilizada y la falta de soporte durante el proceso de reflujo.
Desplazamiento de la bola de soldadura
El desplazamiento de las bolas de soldadura BGA se produce cuando estas se inclinan en una dirección definida, lo que provoca una alineación incompleta entre las bolas y los pads de la PCB. Si bien este defecto no afecta el rendimiento eléctrico, según nuestro conocimiento, puede reducir la estabilidad de la soldadura. El desplazamiento de las bolas de soldadura puede deberse a una desalineación durante la colocación y al movimiento de las bolas debido a la humedad; un control inadecuado de la expansión y contracción térmica; la calidad de la pieza BGA; y un diseño y dimensiones de los pads que podrían no haberse ajustado correctamente durante la etapa de diseño.
Sugerencias para evitar defectos de soldadura BGA
- Asegúrese de que la pasta de soldadura que está utilizando esté fresca, la pasta debe estar bien mezclada, la aplicación debe ser correcta y los componentes deben estar colocados correctamente.
- Para encapsulados en plástico PBGASe recomienda secar a 100°C durante 6-8 horas antes de soldar; incluso se prefiere nitrógeno.
- El perfil de temperatura de reflujo es otro aspecto importante. Al cambiar la temperatura, asegúrese de que aumente y disminuya gradualmente, permitiendo que los componentes se calienten uniformemente, especialmente durante el proceso de soldadura. En el área de soldadura, todas las juntas de soldadura deben estar completamente fundidas. Si la temperatura no es suficiente, juntas de soldadura en frioPuede ocurrir una falla, lo que resultaría en superficies rugosas en la unión o una fusión incompleta durante la segunda etapa de colapso. Esto puede crear grietas entre la pasta de soldadura depositada en la superficie de la PCB y la soldadura del componente, produciendo uniones de soldadura deficientes o "frías".
- Aplique una cantidad adecuada de pasta de soldar. Su viscosidad ayuda a fijar temporalmente los componentes y previene la formación de puentes de soldadura durante la fase de fusión. En el caso de las plantillas BGA, el tamaño de la abertura para las juntas de soldadura suele ser de entre el 70 % y el 80 % del tamaño de la almohadilla, y el grosor de la plantilla suele ser de aproximadamente 0.15 mm (6 milésimas de pulgada).
- Todos los pads de la PCB deben tener el mismo tamaño. Si algún proceso requiere diseño debajo de los pads, se debe seleccionar el fabricante de PCB adecuado. Las posiciones de los pads deben perforarse correctamente y no deben agrandarse. Esto se debe a que las vías no pueden perforarse demasiado pequeñas, lo que aumenta la cantidad y la altura de la soldadura después de soldar pads grandes y pequeños. Como resultado, podrían producirse conexiones débiles o abiertas.
- Además, durante el proceso de fabricación de PCB, es importante tener en cuenta el problema de la máscara de soldadura. Antes de soldar BGA, asegúrese de que la máscara de soldadura que rodea las almohadillas esté calificada y de que se aplique una película de barrera en las vías.
Conclusión
En este artículo, enumeramos algunos problemas típicos de soldadura BGA y ofrecemos sugerencias para evitarlos. Al implementar estas medidas, los fabricantes pueden reducir significativamente los defectos de soldadura BGA y mejorar la fiabilidad general del producto. A medida que la industria electrónica continúa evolucionando, abordar estos problemas de soldadura BGA sigue siendo un aspecto crucial del control de calidad y el desarrollo de productos.
