BGA PCB Lehimleme Bağlantıları için Tipik Hata Kategorileri

Will, elektronik bileşenler konusunda uzmandır, PCB üretim süreci ve montaj teknolojisi, ve üretim gözetimi ve kalite kontrolünde geniş deneyime sahiptir. Kaliteyi sağlama öncülünde, Will, müşterilerine en etkili üretim çözümlerini sunar.
içindekiler
BGA lehimleme

BGA PCB teknolojisi kablolu IC'lere göre birçok avantajı vardır, gibi:
• Daha küçük konut
• Daha yüksek paketleme yoğunluğu
• Daha yüksek pin yoğunluğu
• İyileştirilmiş sinyal iletim özellikleri
• Devre kartına daha iyi termal bağlantı
Bu bileşenlerin en son biçimleri, VFBGA'yı etkinleştiren gibi (Çok İyi BGA) bu arada 0,5 mm'den daha az aralıklı birkaç bin bağlantı pimi.
BGA PCB bileşenleri, karşılık gelen bir lehimleme işleminde birleştirilir, birçok faktörün rol oynadığı. Bu işlemin sonucu genellikle mattır..
• Top ve devre kartı arasında yüksek düzeyde sorumluluk
• Yüksek mekanik uzun vadeli stabilite
• Top gövdesinin yüksek yapısal bütünlüğü
• Yüksek iletkenlik
• Yüksek elektriksel sinyal bütünlüğü
• Komşu pinlere karşı yüksek izolasyon direnci
Bu noktada, fiziksel durumlar ile ortaya çıkan elektriksel özellikler arasındaki etkileşim açıktır..
Referans model, yapısal ilişkileri basitleştirilmiş bir şekilde gösterir.. Bir statik dayanmaktadır, basit omik ile yönlü sinyal. Çipte geçerli olan koşullar (bağ telleri, vb) iyi bilindiği gibi ihmal edilir.
Lehimleme işlemi sırasında mekanik ve elektrik seviyesi arasındaki statik referans modeli, topların lehimi lehim pastası ile erir ve devre kartının yüzeyi ile intermetalik bir bölge ile kimyasal reaksiyon oluşturur. Ayrıca, çip ve bilye gövdesi arasında intermetalik bir bölge var, hangi, ancak, çip üreticisinde telaffuz edilir ve kendisi tarafından da kontrol edilmelidir. Bu normalde verici ve alıcı arasında olmalı ve miliohm seviyesinde kararlı olmalıdır..
Ancak tüm teori gridir, çünkü pratikte hem sistematik hem de rastgele meydana gelen hatalar ve bunlar büyük ölçüde değişen elektriksel parametrelere yol açar, ayrıca bir parlak lehim bağlantısı hiçbir şekilde hatalardan arınmış olmanın garantisi değildir.. Lehim gövdesinin yağsız veya yağlı lehim eklemleri anlamında gözle görülür deformasyonlarından değişirler., elektrik kontağının olduğu yerde, optik olarak iyi tanımlanmış lehim bağlantılarına kadar, veya ara sıra düşen elektrik kontağı.
Standart IPC-A-610E, BGA PCB lehimleme ortak rolünün değerlendirilmesinde önemli bir rol oynar. Elektronik düzenekler için kabul kriterlerini ve ayrıca BGA PCB bileşenleri için kriterleri belirtir.. Bu nedenle, bir üretim sistemi için lehim bağlantılarının bu standarda uygunluğunu sağlayan çözümler gereklidir.. Bu aynı zamanda yapısal olarak dengesiz lehim bağlantılarının mekanik stres altında kırılmasına neden olur ve böylece elektriksel iletkenlik kaybı önlenir.. ancak, birçok hatanın olduğu unutulmamalıdır., lehim gövdesinin şekli, sadece aşırı değerlerde elektriksel etkilere sahiptir.
Burada bahsetmeye değer “Baş Yastığa Girme” ve “Siyah Ped” bilinen fenomenlerdir.. Önceki etki ile, lehim pastası ile erimez ve yarı bariyer bir tabaka oluşur. ancak, lehim bağlantısının optikleri bunu tipik olarak ortaya çıkarmaz. Ana nedenler, bu durumda, top yüzeyinin kirlenmesi.
Siyah ped ile ilgili sorun daha çok devre kartına doğru. Burada top lehim pastasıyla reaksiyona girer, ancak bunun altında iletkenliği azaltılmış veya tamamen yok olan bir katman da oluşturur..

BGA PCB lehimleme bağlantıları için tipik hata kategorilerine genel bakış

önem Mekanik / Optik
görünüşler
elektriksel
görünüşler
potansiyel
nedenler
Arızalı
Lotkorpus
yanlış küresel şekil
– yanlış yüzey
– gözenekler (boşluklar)
– Yanlış pozisyon
– Yanlış lehim topu mesafesi
– eş düzlemlilik eksikliği
– RBK neredeyse hiç değişmedi
– RBK = ∞ (açık bağlantı)
– Toplar arasında kısa devre
– BGA-Çip (top) – Lehim pastası kalitesi – Lehim pastası uygulaması – Montaj ofseti – Lötprofil – Pad-Tasarım
sorumluluk zayıflığı
top ve arasında
lehim pastası
“Yastık Başı”
– doğru küresel şekil
– kirlilik tabakası
top ve lehim pastası arasında
– mekanik yok
yük taşıma kapasitesi
PİRİNÇ = ∞ (açık bağlantı)
– aracılığıyla geçici temas
mekanik yük
BGA-Çip (top)
– Lehim pastası kalitesi
– Lötprofil
sorumluluk zayıflığı
lehim eklemi arasında
ve devre kartı
“Siyah Ped”
– doğru küresel şekil
– kirlilik tabakası
top ve lehim pastası arasında
– intermetalik bölgede çatlaklar
– Koyu ped renk değişikliği
– düşük mekanik
Dayanıklılık (yıkım)
– PİRİNÇ = ∞ (açık bağlantı)
– mekanik strese yol açar
geçici temas için
– normal aralıkta RIZ,
Bağlantı kopuyor
Yük (açık lehim eklemi)
– PCB kalitesi
– lehimleme profili

ancak, daha düşük çözünürlük ve dolayısıyla intermetalik bölgelerdeki sorumluluk zayıflıklarının tespitinde problemler yaratırlar.. AXOI cihazları, AXI ve AOI'yi tek bir sistemde birleştirir
Ayrıca, devre kartına tamamen gömülü iletken yollara sahip yüksek yoğunluklu BGA düzenekleri nedeniyle yanlış yerleştirilmiş yongalardaki BGA PCB lehimleme bağlantılarını bozabilirler..
ICT ve FPT gibi güvenilir yöntemleri yıllarca bir kenara koyun. Sözde sınır tarama yöntemi çığır açıcı olarak, IEEE1149.x'e dayanan standartlaştırılmıştır ve adaptör olmadan çalışır. Tartışılan üretim gereksinimlerinden başlayarak, karmaşık BGA düzenekleri için kristalleştirme iki teknolojiye odaklanır – AXI formundaki X-ray sistemleri / AXOI ve elektrikli test cihazı sınır tarama sistemi. Her iki prosedür de aşağıda daha ayrıntılı olarak incelenmektedir..
X-ray teknolojisi temelde BGA'yı kullanabiliyor olsa bile X-Ray'in potansiyelinden tam olarak yararlanın. Toplara bakmak sadece gerekli bir teknik temeldir. Gerçek müşteri faydası, öncelikle teknolojik cihaz tasarımı ile tanımlanır..
X-ray sistemleri, modern SMD üretiminde, tam otomatik X-ray denetimi için doğrudan veya üretim hattının yanında kullanılır. (eksen) Kullanılmış. Özetle, BGA Montajlarında SMD üretim hatlarında kullanım için AXI sistemleri bir dizi temel kriteri karşılar, gibi:
• IPC-A-610E'ye göre tam denetim
• Düşük kayma
• Düşük hayalet hatası oranı (yanlış alarm)
• Üretim hattının vuruş hızı alanında verim (hat içi operasyon)
• Otomatik hata algılama
• Basit program oluşturma
• Sezgisel kullanıcı kılavuzu
• İstatistik Proses Kontrolü Desteği (SPC)
IPC-A-610E, BGA PCB bileşenleri lehim topu ofsetiyle ilgili olanlar gibi kriterleri ele alır, lehim topu mesafesi, lehim topu şekli, ve gözenekler (hava cepleri) lehimlemede.
Tomosenteze dayalı IPC-A-610 3D AXI sistemlerinin gereksinimlerini karşılamak için özellikle verimli kontrol edilecek, Örneğin. GÖPEL elektronik'ten OptiCon X-Line 3D.

Entegre AOI seçeneği ile OptiCon X-Line 3D (AXOI)

İyi lehimlenmiş BGA topu BGA PCB lehimleme

İyi lehimlenmiş BGA topu,
Yuvarlaklık Tamam
Alan Tamam
Gri değer Tamam

Kötü lehimlenmiş toplar BGA PCB lehimleme

Kötü lehimlenmiş toplar
yuvarlaklık NOK
Alan NOK
Gri değer Tamam

İyi ve kötü lehim bağlantılarının ölçümü

Şekildeki örnekler 3 bir top örneği ve topun görüntü işleme değerlendirmesini göster. Resimler orta kısımdan kesiti göstermektedir. BGA lehimleme toplar.
Aşağıdaki örnek, uygulanan lehim miktarının boşluk oluşumu üzerinde bir etkisi olduğunu göstermektedir..

50% lehim hacmi BGA PCB

BGA – 50% lehim hacmi, düşük işeme

100% lehim hacmi BGA lehimleme

BGA – 100% lehim hacmi, düşük işeme, hafif daha büyük top alanı

BGA – 200% lehim hacmi, güçlü işeme tanınabilir

boşlukların temsili

Tipik, boşluk testi hacmi kullanmaz, ama boşluk kesinlikle. Esas olarak boşluk alanı top alanı ile ilgilidir ve dolayısıyla verilen boşluk yüzdesi.

Sol alt örnek, otomatik boşluk belirlemeyi gösterir. Toplam lehim bağlantısındaki maksimum boşluk oranı için IPC-A610E sınırı: 25 yüzde.

Boş alanın BGA alanına oranının otomatik olarak belirlenmesi; işeme = 27.4%; Ölçüm düzlemi = top merkezi

Boş alanın BGA alanına oranının otomatik olarak belirlenmesi; işeme = 27.4%;
Ölçüm düzlemi = top merkezi


İki top arasındaki kısa devreler; bunlar ayrıca bir elektrik testi ile tespit edilebilir

Boş bileşenlerin temsili, kısa devreler, ve düzlemsel olmayan BGA

Şekli değerlendirmenin yanı sıra, mevcudiyet, ve lehim toplarının gözenekleri, Şekile göre 5 ayrıca lehim topları arasındaki kısa devreler değerlendirilir.
Bu BGA PCB mekanik veya termal olarak stres altındaysa, başarısız olması bekleniyor. Böyle bir eğimli pozisyon şunları içerebilir:: BGA altında duran başıboş bileşenlere neden olur.
hata senaryosu “baş yastığı” etkisi zaten tartışıldı. Eşanlamlısı altında da bilinir “tanıtım videosu”. Bu arıza senaryosunun güvenli ve tekrarlanabilir bir şekilde test edilebilmesinin bir yolu, “gözyaşı damlası” ped tasarımının kullanılmasıdır.. Bu bağlamda, BGA PCB'nin bağlantı pedleri dairesel değildir, ama gözyaşı şeklinde.

Gözyaşı damlası tasarımlı bir BGA'nın röntgen görüntüsü; yuvarlak belirgin lehimleme römorklardır

Gözyaşı damlası tasarımlı bir BGA'nın röntgen görüntüsü; yuvarlak belirgin lehimleme römorklardır

Gözyaşı damlası tasarımı ile römorkların tespiti

Bir top erir ve altındaki lehim pastası ile birleşirse, tipik gözyaşı damlası şeklindedir. Bağlantı kurulmazsa, top dairesel şeklini korur ve yuvarlaklık gibi ölçülebilir, eksen oranı veya top abe sıralanır.

Gözyaşı damlası şekli, iki ped arasındaki mesafeyi azaltır ve minimum elektrik yalıtım mesafesinin yaralanmasına neden olabilir..

şimdi, bir top şekli değerlendirmesi genellikle onu kötü bir şekilde farklı kılmak için yeterli değildir. Bir tarafta montajlar varsa, yüksek çözünürlüklü 2.5D x-ışını eğik radyasyon kullanabilirsiniz, ped ve lehim topu arasındaki geçişi inceledik. Daralma burada tanınabilirse, bu bir treyler göstergesidir.

Yarı otomatik BGA analizi için ScopeLine MX-1000 (MXI)

İğnesiz daha iyi
Bu, karmaşık BGA düzeneklerinin X-ray denetimi için tamamlayıcı bir ortaktır Sınır tarama prosedürü ilk tercih.

Bu tasarımla bütünleşik test elektroniği, test bus tahrikli olarak adlandırılan bir sistem aracılığıyla serileştirilir.. Sanal iğneler aslında sınır tarama hücreleridir., bir vardiya kaydı şeklinde olan (sınır tarama kaydı) birbirine bağlanabilir. BGA lehimleme bağlantılarının elektriksel testi ile hücre sorunlarının senkron olarak ele alınmasında başarılı olur.. ancak, arıza yeri tam olarak belirlenecek yönlü bağlantılar için kullanılamaz, daha sonra MXI gibi işlemler tekrar gereklidir.

Sınır taraması yoluyla iki BGA pininin bağlantı testi

Çok noktalı bağlantılarla, Örneğin. Otobüs yapıları, diğer yandan, tamamen verilen bir pin doğru arıza teşhisidir. Ancak sınır tarama sürecinin cazibesi aynı zamanda yüksek test hızı ve prototipleri test ederkenki esnekliğidir..
SYSTEM CASCON ™ yazılım platformu gibi gelişmiş sistem çözümleri [6] GÖPEL elektronik teklifinden otomatik test deseni üreteçleri (ATPG) Binlerce lehim bağlantılarını birkaç saniye içinde paralel olarak test eden ve otomatik pin hatası teşhisi ile, adaptöre ihtiyaç duymadan. Daha uygun maliyetli olamaz.
Sınır taraması yapısal bir süreçtir ve çip entegre fonksiyonel mantıkta bundan bağımsızdır.. Sonuç olarak, her pin ayrıdır ve bağımsız olarak test edilebilir.. Bu, aynı zamanda, örneğin;. bir iklim odasındaki termal stres nedeniyle kusurlu lehim bağlantılarının başarısız olmasına neden olmak için girişimlerde bulunulur. Ayrıca bu GÖPEL elektronik ön montajlı donanım modülleri için de teklifler sunmaktadır., SCANFLEX serisinden TIC03 gibi.
Ancak Sınır Taramanın laboratuvarda da güçlü yanları vardır.. Hızlı prototip doğrulaması için belirli sinyallerin hedeflenen kontrolü genellikle tasarımcı için önemlidir.. Burada Scan Vision ™ gibi grafik araçları en iyi sonuçları elde eder.

Etkileşimli pin geçişi için düzen ve şema gösterimi

Sadece düzen ve şematik arasında çapraz referansa izin vermekle kalmaz, aynı zamanda ilgili pime basitçe tıklayarak sınır tarama hücrelerinin aktivasyonunu da sağlarlar..
Ortaya çıkan mantıksal sinyal durumları daha sonra görselleştirilmiş kullanıcı tanımlı renk şemalarından aktarılır..
Boundary Scan stüdyosunun tanıtımı için PicoTAP Designer gibi özel paketler de mevcuttur. [8] GÖPEL elektronikten temin edilebilir. ATPG ve hata ayıklayıcı dahil tüm araçları zaten içeriyorlar, hemen başlamak için gerekli donanımın yanı sıra.
Bu aynı zamanda I testi için bir donanım modülü içerir. / O sinyalleri. Bu paketlerin özel çekiciliği elbette son derece iyi fiyat/performans oranlarıdır..

Komple PicoTAP Designer Studio paketinin bileşenleri

Şimdiye kadar tartışılan teknolojilerin ve sistem çözümlerinin varlığı, en yüksek kalite standartlarına sahip bir üretim için yeterli değildir.. Daha doğrusu, BGA PCB montajlarının üretiminde X-ray sistemlerinin ve sınır tarama sistemlerinin kullanılması, tüm üretim durumunun kapsamlı bir analizini sağlar. her şeyden önce, mücadele edilecek hatalar ve istatistiksel dağılımdaki yetkili rolleri hakkında kesin bilgi sahibi olurlar. toplamda bitti 100 optimal muayene ve test stratejisini etkileyen parametreleri tanımlayan parametreler. Bu konuda, bu noktada isim vermek imkansız “NS” strateji. Ancak gerçek şu ki, BGA'da AXOI ve Boundary Scan kombinasyonu, 100 yüzde hata kapsamı garanti edebilir ve BGA oranı ne kadar büyükse bu teknikler o kadar önemlidir. Bugünün bakış açısından, perspektif olarak tek çözüm yüksek yoğunluklu montajlar içindir. Bu tür durumlar için bir süreç çizgisinin nasıl göründüğü görülebilir.

AXOI kullanımına örnek, BGA PCB montaj hattında MXI ve Sınır Taraması

Temel fikir, her proses adımının arkasında bir sensör oluşturmak ve prosesler üzerinde bütünsel olarak istatistiksel hata bilgilerini geri beslemektir.. AXOI sistemi, yüksek denetim hızı sayesinde modülü IPC-A-610E'ye göre nitelendirebilir ve, Örneğin, ayrıca TQFP bileşenleri tarafından ölçülen iç menisküs. Hala eksik olan mekanik arıza kapsamı, entegre AOI sistemi tarafından sağlanır. MXI, hassas analiz taahhüdü için kullanılır. Mavi ile gösterilen sensörlerin tamamı GÖPEL ürün portföyünde elektronik dahil.

Özet ve sonuçlar

BGA bileşenleri, karmaşık devre kartlarının önemli bir bileşenidir ve elektrik parametrelerinde daha yüksek entegrasyon yoğunlukları ve iyileştirmeler sağlar.. Sürekli azalan erişim, alternatif muayene ve test prosedürleri şeklinde daha uygun karşı önlemlerin kullanılmasını sağlar..
Uygulamada, 3D-AXOI makineleri, özellikle, birleşik bir AXI'ye sahip olmak / En büyük potansiyel için elektriksel test yöntemi olarak AOI sistemi ve Sınır Taraması
Erişim sorunlarını çözün. Her iki yöntem de birbirini mükemmel şekilde tamamlar ve arıza kapsamına karşı koruma sağlar. 100% BGA lehim bağlantıları için. Ayrıca, IEEE çerçevesinde standardizasyon konusunda ilerledikçe sınır tarama temel gelecek güvenliği sunar.. GÖPEL elektronikten geliştirilen gömülü sistem erişim konsepti (BU) bu standartları içerir ve arıza kapsamını genişletmek için bunları daha ileri teknolojilerle tamamlar [11]. Böylece kombinasyon daha da çekici hale gelir.
Tartışılan sistem çözümlerinin optimal kullanımı için, ancak, ilk etapta bir tane var süreç durumunun doğru analizi esastır çünkü buggy gelin dans etmiyorsa tüm teknolojinin hiçbir şeyle uğraşmasına yardım etmek istemez.

Bu gönderiyi paylaş
Will, elektronik bileşenler konusunda uzmandır, PCB üretim süreci ve montaj teknolojisi, ve üretim gözetimi ve kalite kontrolünde geniş deneyime sahiptir. Kaliteyi sağlama öncülünde, Will, müşterilerine en etkili üretim çözümlerini sunar.
Yukarı Kaydır