6 typische BGA-soldeerproblemen en hoe u ze kunt vermijden

Ball Grid Array (BGA) is tegenwoordig een van de meest populaire verpakkingstechnologieën. Deze technologie kenmerkt zich door een hoog aantal pinnen, een klein formaat en goede elektrische prestaties. Deze technologie brengt echter ook een grote uitdaging met zich mee: soldeerkwaliteitscontrole. Normaal gesproken passen we Röntgeninspecties We zijn een aantal veelvoorkomende problemen met BGA-soldeerapparatuur tegengekomen. In dit artikel bespreken we ze één voor één met hun oorzaken en, nog belangrijker, hoe ze te voorkomen.

6 veelvoorkomende BGA-soldeerproblemen

1. Soldeerbaloverbrugging

Soldeerbal overbrugging Is de situatie waarbij aangrenzende soldeerballen met elkaar in verbinding staan ​​en onbedoeld kortsluiting veroorzaken. Dit is een van de problemen die vaak voorkomen en tegelijkertijd veel problemen veroorzaken tijdens de assemblage van BGA's. De belangrijkste oorzaken van overbrugging van soldeerballen zijn een te rijke toevoer van soldeerpasta, verkeerde methoden voor het printen van soldeerpasta, onjuiste positionering van componenten en onjuiste profielen tijdens het reflowproces.

2. Ontbrekende soldeerballen

Ontbrekende soldeerballen verwijzen naar de onbedoelde afwezigheid of verplaatsing van soldeerballen van een BGA-pakket, wat leidt tot een slechte elektrische verbinding en zelfs stroomuitval. Dit defect is gemakkelijk te identificeren en wordt duidelijker tijdens röntgeninspectie van de BGA-array. Mogelijke oorzaken voor ontbrekende soldeerbolletjes zijn thermische vermoeidheid, een slechte kwaliteit soldeer of andere gebruikte materialen, een onjuiste plaatsing van de bolletjes en soldeerbolletjes die door de via's van de printplaat vloeien.

3. Hoofd-in-kussen defect

Hoofd-in-kussen is een soort gedeeltelijk verbindingsprobleem waarbij de soldeerbal niet volledig hecht aan de PCB-pad, die eruitziet als een hoofd dat op een kussen rust in een dwarsdoorsnede. Dit defect wordt over het algemeen toegeschreven aan kromtrekken van de BGA-packaging of PCB, oxidatie van soldeerbolletjes of -pads, reflowtemperatuur of -tijd, of beide.

4. Gaten in soldeerverbindingen

Een ander veelvoorkomend probleem bij BGA-soldeerverbindingen zijn holtes in de soldeerverbinding. Deze holtes vormen, wanneer ze groot zijn, een bedreiging voor de betrouwbaarheid van de verbinding. Hoewel een zekere mate van holtevorming als toelaatbaar wordt beschouwd, vormt het een probleem wanneer deze de toegestane limieten overschrijdt. Redenen voor dergelijke problemen zijn onder andere gasontlading van de printplaat of andere onderdelen, ingesloten flux en/of een onjuist profiel bij het gebruik van het reflowproces.

5. Instorten van de soldeerbal

Het instorten van de soldeerbol is een typisch probleem bij BGA-soldeerwerk, waardoor de afstand tussen de BGA en de printplaat kleiner is dan nodig. Dit kan kortsluiting en mechanische lofting veroorzaken. De belangrijkste factoren die kunnen leiden tot het instorten van de soldeerbol zijn een te hoge temperatuur of te lange reflowtijd, een verkeerde hoeveelheid soldeerpasta en een gebrek aan ondersteuning tijdens het reflowproces.

6. Soldeerbalverschuiving

Verschuiving van de soldeerbol is de omstandigheid waarbij BGA-soldeerbolletjes in een bepaalde richting kantelen, wat resulteert in een onvolledige uitlijning tussen de bolletjes en de PCB-pads. Hoewel dit gebrek geen invloed heeft op de elektrische prestaties, kan het, voor zover wij weten, de soldeerstabiliteit mogelijk verzwakken. Verschuiving van de soldeerbolletjes kan te wijten zijn aan een verkeerde uitlijning tijdens het plaatsen, en beweging van de soldeerbolletjes door vocht; onvoldoende controle over thermische uitzetting en krimp; de kwaliteit van het BGA-onderdeel; en de lay-out en afmetingen van de pads, die mogelijk niet goed zijn ontworpen en afgestemd tijdens de ontwerpfase.

Suggesties om BGA-soldeerdefecten te voorkomen

• Zorg ervoor dat de soldeerpasta die u gebruikt vers is, dat de pasta goed gemengd is, dat het materiaal op de juiste manier wordt aangebracht en dat de componenten op de juiste plaats zitten.
• Voor kunststof ingekapselde PBGAHet is aan te raden om het gedurende 100-6 uur te laten drogen bij 8°C voordat u gaat solderen. Stikstof heeft zelfs de voorkeur.
• Het reflow-temperatuurprofiel is een andere belangrijke factor. Zorg ervoor dat de temperatuur geleidelijk stijgt en daalt wanneer u deze wijzigt, zodat de componenten gelijkmatig opwarmen, vooral tijdens het soldeerproces. In het soldeergebied moeten alle soldeerpunten volledig gesmolten zijn. Als de temperatuur niet voldoende is, koude soldeerverbindingenEr kan een scheur in de soldeerverbinding ontstaan, wat kan leiden tot ruwe oppervlakken of onvolledige fusie tijdens de tweede instortingsfase. Dit kan scheuren veroorzaken tussen de soldeerpasta op het oppervlak van de printplaat en het soldeer op het component, wat resulteert in slechte of 'koude' soldeerverbindingen.
• Breng een geschikte hoeveelheid soldeerpasta aan. De viscositeit van de soldeerpasta helpt de componenten tijdelijk te fixeren en voorkomt de vorming van soldeerbruggen tijdens het smelten. Bij BGA-sjablonen bedraagt ​​de opening voor de soldeerpunten meestal 70-80% van de grootte van de soldeerpad en is de dikte van het sjabloon normaal gesproken ongeveer 0.15 mm (6 mil).
• Alle pads op de printplaat moeten dezelfde afmetingen hebben. Als er processen zijn die een ontwerp onder de pads vereisen, moet de juiste PCB-fabrikant worden geselecteerd. De padposities moeten correct worden geboord en de pads mogen op geen enkele manier worden vergroot. Dit komt doordat via's niet te klein kunnen worden geboord, wat leidt tot een te grote hoeveelheid en hoogte van het soldeer na het solderen van zowel grote als kleine pads. Dit kan leiden tot zwakke of open verbindingen.
• Bovendien moeten we tijdens het productieproces van de PCB rekening houden met het probleem met het soldeermasker. Zorg er vóór het BGA-solderen voor dat het soldeermasker rond de pads gekwalificeerd is en dat er een barrièrefilm op de via's is aangebracht.

Conclusie

In dit artikel bespreken we enkele typische BGA-soldeerproblemen en geven we suggesties om deze te voorkomen. Door deze maatregelen te implementeren, kunnen fabrikanten BGA-soldeerdefecten aanzienlijk verminderen en de algehele productbetrouwbaarheid verbeteren. Naarmate de elektronica-industrie zich blijft ontwikkelen, blijft het aanpakken van deze BGA-soldeerproblemen een cruciaal aspect van kwaliteitscontrole en productontwikkeling.