Технология печатных плат BGA имеет много преимуществ перед проводными ИС, такой как:
• Меньший корпус
• Более высокая плотность упаковки
• Более высокая плотность штифтов
• Улучшенные свойства передачи сигнала.
• Лучшее тепловое соединение с печатной платой
Последние формы этих компонентов, например, которые включают VFBGA (Очень хороший BGA) тем временем несколько тысяч соединительных штифтов с шагом менее 0,5 мм.
Компоненты печатной платы BGA собираются в соответствующем процессе пайки., со многими факторами, играющими роль. Результатом этого процесса обычно является матовый.
• Высокий уровень ответственности между шаром и печатной платой.
• Высокая механическая долговременная стабильность.
• Высокая структурная целостность корпуса шара.
• Высокая проводимость
• Высокая целостность электрического сигнала.
• Высокое сопротивление изоляции соседних штырей.
В этот момент взаимодействие между физическими состояниями и результирующими электрическими свойствами становится очевидным..
Эталонная модель в упрощенном виде показывает структурные взаимосвязи.. Он основан на статическом, направленный сигнал с простым омическим сопротивлением. Условия, преобладающие в чипе (связующие провода, так далее) пренебрегают, как хорошо известно.
Статическая эталонная модель между механическим и электрическим уровнем в процессе пайки, припой шариков плавится с паяльной пастой и образует химическую реакцию с поверхностью печатной платы интерметаллической зоной. Также, между стружкой и корпусом шара есть интерметаллическая зона, который, тем не мение, произносится у производителя микросхемы и также должен быть им проверен. Обычно это должно быть между передатчиком и приемником и должно быть стабильным на уровне миллиом..
Но вся теория серая, т.к. на практике случаются как систематические, так и случайные ошибки, приводящие к сильному изменению электрических параметров, да и одна блестящая пайка далеко не гарантия отсутствия ошибок. Они варьируются от видимых деформаций корпуса припоя до состояния тощего или толстого паяного соединения., где есть электрический контакт, до оптически четких паяных соединений без, или периодически падающий электрический контакт.
Стандартный IPC-A-610E играет важную роль в оценке роли пайки печатных плат BGA.. Он определяет критерии приемлемости для электронных сборок, а также определяет критерии для компонентов печатных плат BGA.. Таким образом, для производственной системы необходимы решения, обеспечивающие соответствие паяных соединений этому стандарту.. Это также приводит к структурно нестабильным паяным соединениям, где они подвергаются механическому воздействию, и, таким образом, удается избежать потери электропроводности.. тем не мение, Остается отметить, что многие ошибки, форма тела припоя, иметь электрические эффекты только при экстремальных значениях.
Здесь стоит упомянуть известные явления «Голова в подушке» и «Черная подушка».. С прежним эффектом, припой не плавится вместе с паяльной пастой и образуется квазибарьерный слой. тем не мение, оптика паяного соединения обычно не показывает этого. Основные причины, в таком случае, загрязнение поверхности мяча.
Проблема с черной накладкой больше связана с печатной платой.. Здесь шарик взаимодействует с паяльной пастой, но под ним также образуется слой с пониженной или полностью отсутствующей проводимостью..
Обзор типичных категорий ошибок паяльных соединений для печатных плат BGA
| Строгость | Механический / Оптический выступления |
электрические выступления |
потенциал причины |
| Неисправен Lotkorpus |
неправильная сферическая форма – неправильная поверхность – поры (пустоты) – Неправильная позиция – Неправильное расстояние между шариками припоя – отсутствие компланарности |
– РБК практически не изменился – РБК = ∞ (открытое соединение) – Короткое замыкание между шариками |
– BGA-чип (Мяч) – Качество паяльной пасты – Нанесение паяльной пасты – Смещение сборки – Lötprofil – Pad-Design |
| слабость ответственности между мячом и паяльная паста “Голова в подушке” |
– правильная сферическая форма – слой загрязнения между шариком и паяльной пастой – Без механического грузоподъемность |
РИС = ∞ (открытое соединение) – Временный контакт через механическая нагрузка |
BGA-чип (Мяч) – Качество паяльной пасты – Lötprofil |
| слабость ответственности между паяным соединением и печатная плата “Черный коврик” |
– правильная сферическая форма – слой загрязнения между шариком и паяльной пастой – трещины в интерметаллической зоне – Изменение цвета подушечек на темное – низкий механический Устойчивость (снос) |
– РИС = ∞ (открытое соединение) – приводит к механическому напряжению для временного контакта – РИЗ в пределах нормы, Соединение прерывается Нагрузка (открытое паяное соединение) |
– Качество печатной платы – паяльный профиль |
тем не мение, они имеют более низкое разрешение и, следовательно, проблемы в обнаружении слабых мест в интерметаллических зонах. Устройства AXOI объединяют AXI и AOI в одной системе
Они также могут привести к выходу из строя паяных соединений печатной платы BGA на неправильно размещенных микросхемах из-за того, что сборки BGA высокой плотности с проводящими дорожками, полностью встроенными в печатную плату, упираются в нее..
Отложите на долгие годы надежные методы, такие как ИКТ и FPT. Как новаторский метод так называемого граничного сканирования, который основан на IEEE1149.x стандартизирован и работает без адаптера. Исходя из обсуждаемых производственных требований, кристаллизация для сложных сборок BGA фокусируется на двух технологиях – Рентгеновские системы в форме AXI / AXOI и система сканирования границ электрического испытательного устройства. Обе процедуры более подробно рассматриваются ниже..
В полной мере используйте потенциал X-Ray, даже если в рентгеновских технологиях можно использовать BGA.. Глядя на мячи - это просто необходимая техническая база.. Фактическая выгода для потребителя в первую очередь определяется технологической конструкцией устройства..
Рентгеновские системы используются в современном производстве SMD непосредственно на производственной линии или рядом с ней для полностью автоматического рентгеновского контроля. (AXI) использовал. В итоге, Системы AXI для использования на производственных линиях SMD на сборках BGA соответствуют ряду основных критериев., такой как:
• Полная проверка в соответствии с IPC-A-610E
• Низкое скольжение
• Низкий уровень фантомных ошибок. (ложные срабатывания)
• Производительность в районе производственной линии. (поточная операция)
• Автоматическое обнаружение ошибок
• Простая генерация программы
• Интуитивно понятное руководство пользователя.
• Поддержка статистического управления процессами (SPC)
IPC-A-610E учитывает такие критерии, как те, которые относятся к смещению шарика припоя компонентов печатной платы BGA., расстояние между шариками припоя, форма шарика припоя, и поры (воздушные карманы) в пайке.
Особенно эффективны для соответствия требованиям IPC-A-610 системы 3D AXI, основанные на томосинтезе., например. OptiCon X-Line 3D от GÖPEL electronic.
OptiCon X-Line 3D со встроенной опцией AOI (AXOI)
Хорошо припаянный шарик BGA,
Округлость ОК
Площадь ОК
Значение серого ОК
Плохо припаянные шарики
Округлость NOK
Площадь NOK
Значение серого ОК
Измерение хороших и плохих паяных соединений
Примеры на рисунке 3 показать пример мяча и оценку обработки его изображения. На фотографиях показано сечение через середину Пайка BGA мячи.
Пример ниже показывает, что количество нанесенного припоя влияет на образование пустот..
BGA – 50% объем припоя, низкое мочеиспускание
BGA – 100% объем припоя, низкое мочеиспускание, светлая большая площадь шара
BGA – 200% объем припоя, узнаваемое сильное мочеиспускание
Представление пустот
Обычно, тест на пустоту не использует объем, но пустота конечно. В основном площадь пустоты связана с площадью мяча и, таким образом, выдаваемый процент пустоты..
В нижнем левом примере показано автоматическое определение пустоты.. Предел IPC-A610E для максимальной доли пустот в общем паяном соединении составляет 25 процентов.
Автоматическое определение соотношения площади пустот к площади BGA; Мочение = 27.4%; Плоскость измерения = центр шара
Автоматическое определение соотношения площади пустот к площади BGA; Мочение = 27.4%;
Плоскость измерения = центр шара
Короткое замыкание между двумя шарами; их также можно обнаружить с помощью электрического теста.
Представление пустых компонентов, короткие замыкания, и неплоские BGA
Помимо оценки формы, присутствие, и поры шариков припоя, согласно рисунку 5 также оцениваются короткие замыкания между шариками припоя.
Если эта печатная плата BGA подвергается механической или термической нагрузке, ожидается, что он потерпит неудачу. Такое наклонное положение может включать: паразитные компоненты возникают из-за того, что останавливаются под BGA.
Сценарий ошибки “голова в подушку” эффект уже обсуждался. Также известен под синонимом “трейлер”. Одним из способов безопасного сценария отказа и возможности воспроизводимого тестирования является использование подушек типа «слезинка».. в этой связи, контактные площадки печатной платы BGA не круглые, но каплевидный.
Рентгеновское изображение BGA с каплевидным дизайном; круглая ярко выраженная пайка - прицепы
Рентгеновское изображение BGA с каплевидным дизайном; круглая ярко выраженная пайка - прицепы
Обнаружение прицепов каплевидным дизайном
Если шарик плавится и соединяется с паяльной пастой под ним, он имеет типичную форму капли. Если соединение не установлено, мяч сохраняет круглую форму и его можно измерить, например, округлость, соотношение осей или шарик не разобраны.
Каплевидная форма сокращает расстояние между двумя контактными площадками, что может привести к травме при минимальном электрическом изоляционном расстоянии..
Сейчас, оценки формы мяча часто бывает недостаточно, чтобы он плохо отличался. Если есть сборки на одной стороне, вы можете использовать 2.5D рентгеновское излучение с высоким разрешением, чтобы исследовать переход между контактной площадкой и шариком припоя.. Если перетяжка здесь заметна, это указание на трейлер.
ScopeLine MX-1000 для полуавтоматического анализа BGA (MXI)
Лучше без иголок
Это дополнительный партнер для рентгеновского контроля сложных сборок BGA. Первый выбор процедуры пограничного сканирования..
Эта интегрированная в конструкцию тестовая электроника имеет сериализацию через так называемую тестовую шину, управляемую. Виртуальные иглы на самом деле являются ячейками пограничного сканирования., которые представляют собой сдвиговый регистр (регистр пограничного сканирования) могут быть взаимосвязаны. Путем электрического испытания паяльных соединений BGA удается синхронно решать проблемы ячейки.. тем не мение, место повреждения нельзя использовать для точного определения направленного соединения, тогда снова требуются такие процессы, как MXI.
Проверка подключения двух контактов BGA с помощью сканирования границ
С многоточечным подключением, например. Автобусные конструкции, с другой стороны, полностью предоставлена точная диагностика неисправностей. Но прелесть процесса граничного сканирования также заключается в его высокой скорости тестирования и гибкости при тестировании прототипов..
Сложные системные решения, такие как программная платформа SYSTEM CASCON ™ [6] от GÖPEL electronic предлагает автоматические генераторы тестовых шаблонов (АТПГ) которые тысячи тестируют паяные соединения параллельно за несколько секунд и с автоматической диагностикой ошибок контактов могут, без адаптера. Вряд ли может быть более рентабельным.
Граничное сканирование - это структурный процесс, не зависящий от встроенной функциональной логики микросхемы.. Суть в том, что каждый вывод индивидуален и может быть протестирован независимо. Это также делает процесс очень простым в использовании комбинированных стресс-тестов, в которых, например,. из-за термического напряжения в климатической камере делаются попытки вызвать выход из строя дефектных паяных соединений. Он также предлагает для этого GÖPEL электронные предварительно собранные аппаратные модули., такие как TIC03 из серии SCANFLEX.
Но у Boundary Scan также есть свои сильные стороны в лабораторных условиях.. Для быстрой проверки прототипа для дизайнера часто бывает актуальна целенаправленная проверка определенных сигналов.. Здесь графические инструменты, такие как Scan Vision ™, достигают наилучших результатов..
Представление макета и схемы для интерактивного переключения контактов
Они не только позволяют делать перекрестные ссылки между компоновкой и схемой, но также активируют ячейки сканирования границ простым щелчком по соответствующему выводу..
Результирующие логические состояния сигналов затем передаются из визуализированных цветовых схем, определяемых пользователем..
Специальные пакеты, такие как PicoTAP Designer, также доступны для внедрения Boundary Scan studio. [8] от GÖPEL electronic доступно. Они уже содержат все инструменты, включая ATPG и отладчик., а также необходимое оборудование для немедленного начала работы.
Сюда также входит аппаратный модуль для тестирования I / O сигналы. Особым шармом этих пакетов, конечно же, является их исключительно хорошее соотношение цена / качество..
Компоненты полного пакета PicoTAP Designer Studio
Самого существования обсуждаемых технологий и системных решений недостаточно для одного производства с высочайшими стандартами качества.. Скорее, использование рентгеновских систем и систем граничного сканирования при производстве сборок печатных плат BGA; тщательный анализ всей производственной ситуации.. Превыше всего, они играют точное знание ошибок, с которыми нужно бороться, и их авторитетную роль в статистическом распределении. Всего более 100 параметры, определяющие влияние на оптимальную стратегию проверки и тестирования. В этом отношении, на данный момент невозможно назвать “в” стратегия. Но дело в том, что комбинация AXOI и Boundary Scan в BGA обеспечивает 100 процент покрытия ошибок может гарантировать, и чем больше доля BGA, тем важнее именно эти методы. С сегодняшней точки зрения, они предназначены для сборки с высокой плотностью в перспективе единственное решение. Как выглядит технологическая линия для таких ситуаций, можно было увидеть.
Пример использования AXOI, MXI и граничное сканирование на сборочной линии BGA PCB
Основная идея состоит в том, чтобы установить датчик за каждым этапом процесса и получить целостную статистическую информацию об ошибках по процессам, возвращаемым обратно.. Благодаря высокой скорости проверки система AXOI может квалифицировать модуль согласно IPC-A-610E и, Например, также внутренний мениск, измеренный компонентами TQFP. Отсутствие покрытия механических неисправностей обеспечивается интегрированной системой AOI.. MXI используется для проведения точного анализа.. Все датчики, показанные синим цветом, входят в ассортимент электронной продукции GÖPEL..
Резюме и выводы
Компоненты BGA являются важным компонентом сложных печатных плат и обеспечивают еще более высокую плотность интеграции и улучшение электрических параметров.. Постоянно сокращающийся доступ делает использование более подходящих контрмер в виде альтернативных проверок и процедур испытаний..
На практике, 3Машины D-AXOI, в частности, иметь комбинированный AXI / Система AOI и граничное сканирование как метод электрических испытаний для определения максимального потенциала
Решить проблемы доступа. Оба метода прекрасно дополняют друг друга, обеспечивая устранение неисправностей. 100% для пайки BGA. Он также предлагает фундаментальную безопасность будущего с граничным сканированием по мере развития стандартизации в рамках IEEE.. Разработанная GÖPEL electronic концепция доступа к встроенной системе (ЧТО) включает эти стандарты и дополняет их дополнительными технологиями для расширения охвата неисправностей [11]. Тем самым комбинация становится еще более привлекательной..
Для оптимального использования обсуждаемых системных решений, тем не мение, в первую очередь важен точный анализ технологической ситуации, потому что, если невеста с багги не танцует, хотите помочь всем технологиям, ничего не теребя.
