Ball Grid Array (BGA) é uma das tecnologias de encapsulamento mais populares atualmente. Caracteriza-se por alta contagem de pinos, tamanho reduzido e bom desempenho elétrico. No entanto, essa tecnologia também traz um grande desafio: a inspeção da qualidade da soldagem. Normalmente, aplicamos Inspeções de raios X para detectar problemas de soldagem BGA e, nesse processo, nos deparamos com alguns problemas comuns de soldagem BGA. Neste artigo, eles serão discutidos um por um, suas causas e, mais importante, como evitá-los.
6 problemas comuns de soldagem BGA
Ponte de esfera de solda
Ponte de esfera de solda É a situação em que esferas de solda vizinhas se conectam, causando um curto-circuito não intencional. É um dos problemas que ocorrem com frequência e, ao mesmo tempo, causam muitos problemas durante a montagem de BGAs. As principais causas do "bridging" de esferas de solda incluem um suprimento excessivo de pasta de solda, métodos incorretos de impressão de pasta de solda, posicionamento incorreto de componentes e perfis inadequados durante o processo de refluxo.
Faltando bolas de solda
As esferas de solda ausentes referem-se à ausência ou deslocamento não intencional de esferas de solda de um Pacote BGA, o que causa conexão elétrica inadequada e até mesmo queda de energia. Esse defeito é fácil de identificar e fica mais evidente durante a inspeção por raio-X do conjunto BGA. Possíveis causas para a falta de esferas de solda são fadiga térmica, solda ou outros materiais utilizados de baixa qualidade, posicionamento incorreto das esferas e fluxo de esferas de solda pelas vias da placa de circuito impresso.
Defeito de cabeça no travesseiro
Cabeça no travesseiro é um tipo de problema de conexão parcial em que a bola de solda não se liga totalmente ao Placa de circuito impresso, parecendo uma cabeça apoiada em um travesseiro em uma vista transversal. Esse defeito é geralmente atribuído à deformação do encapsulador BGA ou da placa de circuito impresso, à oxidação das esferas ou almofadas de solda, à temperatura ou ao tempo de refluxo, ou a ambos.
Vazios em juntas de solda
Outro problema comum na soldagem BGA são os vazios na junta de solda, que se referem a bolsas de ar ou cavidades dentro da junta de solda, que, quando grandes, representam uma ameaça à confiabilidade da junta. Embora algum grau de vazio seja considerado permitido, ele representa um problema quando ultrapassa os limites permitidos. As razões que causam tais problemas incluem a liberação de gases da placa de circuito impresso ou de outras peças, fluxo retido e/ou um perfil incorreto no uso do processo de refluxo.
Colapso da bola de solda
O colapso das esferas de solda é um dos problemas típicos da soldagem BGA, que faz com que a distância entre a BGA e a PCB seja menor do que o necessário. Isso pode causar possíveis curtos-circuitos e lofting mecânico. Os principais fatores que podem levar ao colapso das esferas de solda são temperatura ou tempo excessivos para o refluxo, a quantidade incorreta de pasta de solda utilizada e a falta de suporte no processo de refluxo.
Deslocamento de esfera de solda
Deslocamento da esfera de solda é a circunstância em que as esferas de solda do BGA se inclinam em uma direção definida, o que resulta em alinhamento incompleto entre as esferas e as bases da placa de circuito impresso. Embora essa falha não afete o desempenho elétrico, até onde sabemos, pode potencialmente enfraquecer a estabilidade da soldagem. O deslocamento da esfera de solda pode ser devido a desalinhamento na operação de posicionamento e movimento da esfera de solda devido à umidade; controle inadequado da expansão e contração térmica em movimentos mínimos; à qualidade da peça BGA; e ao layout e às dimensões das bases que podem não ter sido bem projetados e combinados durante a fase de projeto.
Sugestões para evitar defeitos de soldagem BGA
- Certifique-se de que a pasta de solda que você está usando seja nova, que a pasta esteja bem misturada, que a aplicação seja feita corretamente e que os componentes estejam posicionados corretamente.
- Para encapsulados em plástico PBGA, é recomendado secar a 100°C por 6 a 8 horas antes da soldagem; nitrogênio é ainda preferível.
- O perfil de temperatura de refluxo é outro fator importante. Ao alterar a temperatura, certifique-se de que ela aumente e diminua gradualmente, permitindo que os componentes aqueçam uniformemente, principalmente durante o processo de soldagem. Na área de soldagem, todas as juntas soldadas devem estar completamente derretidas. Se a temperatura não for suficiente, juntas de solda friaPodem ocorrer fissuras, resultando em superfícies ásperas da junta ou fusão incompleta durante o segundo estágio de colapso. Isso pode criar rachaduras entre a pasta de solda depositada na superfície da placa de circuito impresso e a solda no componente, produzindo juntas de solda de baixa qualidade ou "frias".
- Aplique uma quantidade adequada de pasta de solda. A viscosidade da pasta de solda ajuda a fixar temporariamente os componentes e previne a formação de pontes de solda durante a fase de fusão. No caso de estênceis BGA, o tamanho da abertura para as juntas de solda geralmente fica entre 70-80% do tamanho da almofada e a espessura do estêncil é normalmente de cerca de 0.15 mm (6 mil).
- Todos os pads na placa de circuito impresso devem ser projetados no mesmo tamanho. Se houver processos que exijam o projeto de pads sob o mesmo tamanho, o fabricante de PCB apropriado deve ser selecionado. As posições dos pads devem ser perfuradas corretamente e os pads não devem ser alargados de forma alguma. Isso ocorre porque as vias não podem ser perfuradas muito pequenas, resultando na quantidade e altura da solda após a soldagem de pads grandes e pequenos. Como resultado, podem ocorrer conexões fracas ou abertas.
- Além disso, durante o processo de fabricação da PCB, precisamos observar a questão da máscara de solda. Antes da soldagem BGA, certifique-se de que a máscara de solda ao redor dos pads seja de qualidade e que uma película de barreira seja aplicada nas vias.
Considerações Finais
Neste artigo, listamos alguns problemas típicos de soldagem BGA e damos algumas sugestões para evitá-los. Ao implementar essas medidas, os fabricantes podem reduzir significativamente os defeitos de soldagem BGA e melhorar a confiabilidade geral do produto. À medida que a indústria eletrônica continua a evoluir, a resolução desses problemas de soldagem BGA continua sendo um aspecto crítico do controle de qualidade e do desenvolvimento de produtos.
