Anailís Lochtanna agus Feabhsú Próisis ar Chomhaltaí Sádrála BGA

Réamhrá

Tá pacáistiú Ball Grid Array (BGA) tagtha chun cinn mar theicneolaíocht ríthábhachtach sa tionscal leictreonaic, go háirithe ó tugadh isteach é go luath sna 1990idí. Bhí gá leis an modh pacáistithe seo de réir mar a mhéadaigh líon na bioráin gléas i bpacáistí luaidhe traidisiúnta, rud a fhágann gur tháinig laghdú suntasach ar an spásáil luaidhe. Mar thoradh air seo bhí dúshláin maidir le déantúsaíocht agus iontaofacht le linn sádrála gléas, agus sroicheadh ​​spásáil íosta chomh híseal le 0.3mm (12mil). Chun aghaidh a thabhairt ar na saincheisteanna seo, forbraíodh teicneolaíocht BGA, rud a ligeann do chomhaireamh bioráin níos airde i gcomparáid le Pacáistí Comhréidh Quad de mhéid comhchosúil (QFP).

Bíonn feistí BGA ag brath ar liathróidí sádrála faoin sliseanna chun feidhmiú mar phionnaí. Déanann an pháirc níos mó de na liathróidí solder seo cóimeáil níos éasca, ag feabhsú go suntasach rátaí cáilíochta sádrála agus rátaí ratha céaduaire.

Is iad dhá chineál pacáistithe BGA coitianta ná Plaisteacha BGA (PBGA), a úsáidtear go coitianta i dtáirgí tomhaltóra agus cumarsáide, agus Ceirmeach BGA(CBGA), fostaithe in iarratais mhíleata. Cuimsíonn comhdhéanamh an liathróid solder go minic 63% stáin (Sn) agus 37% luaidhe (Pb) le haghaidh sádróir eutectic i bhfeistí PBGA, agus úsáideann feistí CBGA sádróir neamh-eiteictreach ardteochta comhdhéanta de 10% Pb agus 90% Sn. Mar thoradh ar éabhlóid na teicneolaíochta BGA freisin tá forbairt BGAanna miniature, dá ngairtear microBGAs (μBGA) nó Pacáistí Scála Sliseanna (CSP), le páirceanna liathróid sádrála fiú níos lú chomh híseal le 0.3mm (12mil) agus spásáil liathróid solder chomh híseal. mar 0.5mm (12mil).

Scrúdaíonn an t-alt seo na critéir ghlactha, feidhmíocht lochtanna, agus iontaofacht joints solder BGA, le béim ar leith ar locht conspóideach - folús. Ina theannta sin, molfaimid feabhsuithe próisis a bheidh dírithe ar cháilíocht na n-alt solder BGA a fheabhsú.

Cigireacht ar Cháilíocht Sádrála BGA

Is gné ríthábhachtach í cigireacht a dhéanamh ar cháilíocht na n-alt sádrála Ball Grid Array (BGA) chun iontaofacht agus feidhmiúlacht gléasanna leictreonacha a chinntiú. Mar gheall ar nádúr uathúil na bpacáistí BGA, áit a bhfuil liathróidí sádrála suite faoin sliseanna, ní leor na modhanna traidisiúnta cigireachta amhairc. Pléifear sa chuid seo na teicnící agus na dúshláin éagsúla a bhaineann le cigireacht. Sádráil BGA chaighdeán.

Dúshláin i gComhchigireacht Sádróra BGA

1. Comhcheangail Sádrála Do-rochtana: Is é an príomhdhúshlán ná neamh-inrochtaineacht ailt solder BGA. Murab ionann agus trí-poll nó comhpháirteanna dromchla-suite ina bhfuil ailt solder nochta, tá liathróidí solder folaithe ag BGAanna faoin gcomhpháirt. Déanann sé seo dodhéanta na hailt a scrúdú go díreach.
2. Spás Teoranta: Fágann dearadh dlúth BGAanna spás beag le haghaidh uirlisí agus teicnící iniúchta. Mar gheall ar an bpáirc daingean idir liathróidí solder bíonn sé deacair joints aonair a rochtain agus a iniúchadh.
3. Castacht: Is minic a bhíonn BGAanna iolracha i bhfeistí leictreonacha, agus ailt sádrála iomadúla ag gach ceann acu. Is féidir le tasc scanrúil na hailt seo go léir a iniúchadh go cuimsitheach agus go héifeachtach.
4. Aitheantas Lochtanna: Chun lochtanna a aithint laistigh d'alt solder BGA, mar scoilteanna, folúntas, nó fliuchadh neamhiomlán, tá gá le trealamh agus saineolas speisialaithe.

Éilíonn sé teicnící cigireachta éifeachtacha cáilíocht agus iontaofacht hailt sádrála BGA a chinntiú. Le haghaidh tuilleadh léargais, féach le do thoil ar An Gá atá le Cigireacht Táthúcháin ag Úsáid Micreascóp Digiteach: Modhanna Cigireachta Mínithe | Micreascóp Digiteach Tonn Gníomhach.

Teicnící le haghaidh Comh-Chigireacht Sádrála BGA

Chun na dúshláin seo a shárú, forbraíodh teicnící agus uirlisí cigireachta éagsúla chun cáilíocht na n-alt solder BGA a mheas. Áirítear ar na modhanna seo:

1. Cigireacht X-gha:

Is é cigireacht X-gha an modh is forleithne a úsáidtear chun cáilíocht comhpháirteach solder BGA a mheas. Soláthraíonn sé bealach neamh-millteach chun taobh istigh den phacáiste BGA a fheiceáil agus sláine na n-alt solder a mheas. Tá dhá phríomhchineál iniúchta X-gha ann:

• Radagrafaíocht X-gha 2D: Gabhann an teicníc seo íomhánna 2D X-gha de chomhthionól BGA. Tá sé éifeachtach ó thaobh costais de agus féadann sé saincheisteanna a aithint mar fholús agus gan sádróir. Mar sin féin, is féidir leis a bheith ag fulaingt ó scáthanna sádrála forluiteacha nuair a bhíonn comhpháirteanna i láthair ar an dá thaobh den PCB, rud a fhágann go bhfuil sé dúshlánach lochtanna a aimsiú go cruinn.
• Tomagrafaíocht X-ghathaithe: Tugann tomagrafaíocht X-gha, ar a dtugtar freisin X-gha 3D nó tomagrafaíocht ríomh (CT), réiteach níos forbartha. Cruthaíonn sé íomhánna trasghearrtha den BGA, a cheadaíonn anailís mhionsonraithe ar joints solder i dtrí thoise. Tugann an teicníocht seo braite agus logánú lochtanna níos fearr.

2. Cigireacht Optúil:

Baineann modhanna optúla iniúchta le ceamaraí, micreascóip nó ionscóp a úsáid chun ailt sádrála BGA a mheas go radhairc. Cé nach bhfuil siad chomh cumhachtach le hiniúchadh X-gha, tá modhanna optúla luachmhar chun lochtanna dromchla agus neamhrialtachtaí a aithint. Mar sin féin, ní fhéadfaidh siad lochtanna folaithe a bhrath laistigh de na hailt solder.

3. Cigireacht Ultrasonach:

Úsáideann teicnící iniúchta ultrasonaic tonnta fuaime chun sláine struchtúrach joints solder BGA a mheas. Is féidir le tonnta ultrasonaic dul isteach sa phacáiste agus faisnéis a sholáthar maidir leis an struchtúr inmheánach, lena n-áirítear láithreacht folús nó delaminations. Tá an modh seo úsáideach go háirithe chun lochtanna a mbíonn tionchar acu ar neart meicniúil na n-alt solder a bhrath.

4. Íomháú Teirmeach:

Is féidir le ceamaraí íomháithe teirmeacha éagsúlachtaí teochta a bhrath ar fud an tionóil BGA le linn sádrála reflow. Is féidir le aimhrialtachtaí i bpróifílí teochta lochtanna a léiriú mar ailt sádrála neamhleor nó solder fuar. Cé go bhfuil an modh seo éifeachtach le linn an phróisis déantúsaíochta, b'fhéidir nach mbeadh sé oiriúnach le haghaidh iniúchta iar-sádrála.

Ról Trealamh Cigireachta Uathoibrithe

Tá trealamh iniúchta uathoibrithe tar éis éirí riachtanach i ndéantúsaíocht leictreonaic nua-aimseartha, go háirithe nuair a bhíonn sé ag déileáil le tionóil casta BGA. Is féidir leis na meaisíní seo scanadh tapa agus anailís a dhéanamh ar BGAanna iolracha, ag cinntiú rialú cáilíochta comhsheasmhach. I measc na bpríomhghnéithe de threalamh iniúchta BGA uathoibrithe tá:

• Scanadh Ardluais: Is féidir le córais uathoibrithe go leor BGAanna a iniúchadh go tapa, rud a laghdaíonn am agus costais táirgthe.
• Aithint Lochtanna: Is féidir le córais fís meaisín chun cinn lochtanna a aithint agus a rangú le cruinneas ard, lena n-áirítear folús, scoilteanna, agus neamhrialtachtaí liathróid sádrála.
• Anailís Sonraí: Gineann trealamh iniúchta uathoibrithe tuarascálacha agus sonraí cuimsitheacha, rud a chuireann ar chumas monaróirí lochtanna a rianú, treochtaí a aithint, agus a bpróisis sádrála a fheabhsú.
• Éasca le Comhtháthú: Is féidir na córais seo a chomhtháthú gan uaim i línte táirgeachta, ag sruthlíniú an phróisis iniúchta.
• Dearbhú cáilíochta: Laghdaíonn iniúchadh uathoibrithe an baol earráide daonna agus cinntíonn sé cáilíocht chomhsheasmhach ar fud na BGAanna go léir.

Critéir Glactha le haghaidh Comhcheangail Sádrála BGA

Chun cáilíocht joints solder BGA a mheas go cruinn, tá critéir soiléire glactha riachtanach. Soláthraíonn IPC-A-610C treoirlínte sonracha maidir le glacadh comhpháirteach solder BGA. Ba cheart go mbeadh tréithe áirithe ag na hailt solder BGA is fearr: ba chóir go mbeadh siad réidh, cruinn, go mbeadh teorainneacha soiléire acu, agus go mbeadh siad saor ó fholús. Ba cheart go mbeadh trastomhas, toirt, liathscála agus codarsnacht na n-alt solder go léir comhsheasmhach, le suíomhanna ailínithe, gan aon fhritháireamh, casadh, nó liathróidí solder.

Cé go leagann an caighdeán tosaíochta barra ard, baineann critéir beagán suaimhneach le hailt solder cáilithe. I gcás suíomhanna ailínithe, d'fhéadfadh fritháireamh suas le 25% a bheith ag comhpháirteach solder BGA i gcomparáid leis an eochaircheap. Níor chóir go mbeadh an liathróid solder níos mó ná 25% den achar idir na liathróidí solder is gaire.

Lochtanna tipiciúla de Chomhaltaí Sádrála BGA

In ainneoin go gcloítear le critéir glactha, is féidir le hailt solder BGA lochtanna éagsúla a thaispeáint. Áirítear ar na lochtanna seo:

1. Siúntaí Saighdiúir: Tarlaíonn siad seo nuair nach nascann an sádróir i gceart, rud a fhágann go bhfuil ciorcaid oscailte nó naisc lag.
2. Ciorcaid Oscailte: Sosanna iomlána sa chomhpháirteach solder mar thoradh ar chiorcaid oscailte, ag cur isteach ar nascacht leictreach.
3. Liathróidí Saighdiúir ar Iarraidh: Is féidir naisc neamhiontaofa a bheith mar thoradh ar liathróidí solder neamhiomlán nó ar iarraidh.
4. Folaithe Móra: Is féidir le folús laistigh den chomhpháirteach solder a shláine struchtúrach a lagú agus d'fhéadfadh teip a bheith mar thoradh air.
5. Liathróidí Móra Soilire: Is féidir le liathróidí solder oversized naisc neamhrialta a chruthú agus cur isteach ar chomhpháirteanna comharsanacha.
6. Imeall Doiléir: Is féidir le teorainneacha comhpháirteacha solder droch-shainithe sádráil suboptimal a léiriú.

Locht conspóideach – Neamhní

Gné amháin de na hailt solder BGA atá fós ina ábhar díospóireachta ná na critéir ghlactha le haghaidh folús. Is éard atá i bhfolús ná spásanna folmha nó cuais laistigh den alt solder. Cé nach bhfuil folúis uathúil do BGAanna agus gur féidir leo dul i bhfeidhm ar ailt solder i gcineálacha pacáistithe eile, cruthaíonn siad dúshláin ar leith do BGAanna. Murab ionann agus pacáistí eile, tá na hailt solder BGA go léir i bhfolach faoin sliseanna, rud a fhágann gurb é cigireacht X-gha an príomh-mhodh chun neamhní a bhrath.

Is ábhar éiginnteachta agus conspóide é tionchar na bhfolús ar iontaofacht BGAanna. Áitíonn cuid acu go bhféadfadh folús beag nach féidir a sheachaint cur le hiontaofacht. Aithnítear sa chaighdeán IPC-7095, dar teideal ‘Próiseas Dearaidh agus Tionóil chun BGA a Réadú,’ na tairbhí féideartha a bhaineann le folústaí teoranta ach leagann sé béim ar an ngá atá le caighdeáin shainithe chun méideanna inghlactha folús a chinneadh.

Staid agus Cúis na bhFolamh

Is féidir folús i hailt solder BGA a léiriú i dtrí phríomhshraith:

1. Ciseal Comhpháirte: Is é an ciseal seo is gaire don chomhpháirt BGA agus is minic a bhíonn folúntas ann de bharr boilgeoga aeir nó gás flux so-ghalaithe le linn sádrála reflow.
2. Ciseal Pad: D'fhéadfadh go n-eascródh folúntas sa chiseal seo mar gheall ar an luaineacht flosc sa ghreamú sádrála a chuirtear ar an eochaircheap, rud a fhágann go n-éalaíonn gás agus go gcruthóidh sé folúntas tar éis an fhuaraithe.
3. Ciseal Liathróid Solder: Is féidir le neamhní i liathróidí solder tarlú roimh sádráil, d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar phróiseas déantúsaíochta an liathróid solder, saincheisteanna ábhar greamaigh solder, nó dearadh cláir chiorcaid.

Mar shampla, má dheartar viapholl faoin eochaircheap, is féidir le haer ón taobh amuigh dul isteach sa liathróid sádrála leáite tríd an bpoll le linn sádrála. Féadann sé seo folús a chruthú laistigh den liathróid sádrála nuair a bhíonn an próiseas sádrála críochnaithe agus an sádróir fuaraithe.

Tá ról suntasach ag an bpróifíl teocht reflow le linn sádrála i bhfoirmiú neamhní. Tá comhdhéanamh sádrála eiticiúil cosúil le 63% Sn agus 37% Pb níos so-ghabhálaí d’fholamh, agus is lú an claonadh a bhíonn i liathróidí solder le comhdhéanamh ardphointí leá cosúil le 10% Pb agus 90% Sn, le leáphointe 302 ° C. folúntas ós rud é nach leánn siad le linn an phróisis sádrála sreafa.

Critéir Glactha le Folús

D'fhéadfadh strus a bheith mar thoradh ar láithreacht neamhní laistigh de chomhpháirteach solder le linn timthriall teirmeach, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis le crapadh agus le leathnú. D'fhéadfadh tionchar a bheith ag suíomh agus méid na bhfolús ar iontaofacht na n-alt solder. Mar sin féin, is féidir le folúntas strus meicniúil a laghdú freisin trí spás breise a sholáthar laistigh den chomhpháirteach solder.

Imlíníonn IPC-7095 sainchritéir ghlactha le haghaidh tithe folmha, ag cur san áireamh a suíomh agus a méid. Beag beann ar a suíomh laistigh den liathróid solder, ciseal eochaircheap, nó ciseal comhpháirte, cinneann méid agus cainníocht na bhfolús a dtionchar ar cháilíocht agus iontaofacht. Tá folúntas beaga taobh istigh de liathróidí solder ceadaithe, agus tá spás an fholús i gcoibhneas le spás na liathróide sádrála ina fhachtóir ríthábhachtach. Mar shampla, áitíonn folús le trastomhas arb ionann é agus 50% de thrastomhas an liathróid solder 25% d'achar na liathróide sádrála.

Sonraíonn caighdeáin IPC nár chóir go mbeadh folús sa chiseal eochaircheap níos mó ná 10% d'achar an liathróid solder. Meastar gur lochtanna iad folús os cionn 25%, rud a chuireann iontaofacht mheicniúil agus leictreach i mbaol. Maidir le folústaí a thagann laistigh den raon 10% go 25%, moltar feabhsuithe próisis chun iad a dhíchur nó a laghdú.

Conclúid agus Moltaí maidir le Feabhsú Próisis

Tá roinnt fachtóirí ríthábhachtacha agus cloí leis na cleachtais is fearr i gceist le sádráil BGA rathúil a bhaint amach. Chun cáilíocht comhpháirteach solder a fheabhsú agus lochtanna a íoslaghdú, ba cheart na moltaí seo a leanas a mheas:

1. Cáilíocht Greamaigh Solder: Cinntigh go n-úsáidfear taos sádrála úr, corraithe go cothrom le suíomh cruinn an ghreamú agus na gcomhpháirteanna.
2. Ullmhúchán Comhpháirte: I gcás feistí PBGA pacáistithe plaisteacha, is féidir tairbhe a bhaint as réamhthriomú ag 100 ° C ar feadh 6-8 uair an chloig roimh sádráil, le nítrigin de rogha.
3. Próifíl Teocht Reflow: Dear go cúramach ar an bpróifíl teocht reflow chun a chinntiú go fiú téamh agus leá solder iomlán. Is féidir le hailt solder fuar nó leá neamhiomlán a bheith mar thoradh ar phróifílí teochta neamhleor.
4. Iarratas Greamaigh Soilire: Cuir méid cuí de ghreamú solder i bhfeidhm, ag smaoineamh ar shlaodacht, chun an gléas a dhaingniú go sealadach agus cosc ​​a chur ar idirlinne solder.
5. Dearadh Pad Éide: Dear padáin PCB do phacáistí BGA le méideanna aonfhoirmeacha agus seachain próisis deartha faoi na pillíní. I gcásanna ina bhfuil gá le próisis faoi na pillíní, bain úsáid as monaróir PCB oiriúnach agus cinntigh an dearadh trí phoill i gceart chun difríochtaí i méid stáin agus airde idir pillíní móra agus beaga a chosc.
6. Cáilíocht masc solder: Roimh sádráil BGA, deimhnigh cáilíocht an masc solder timpeall na n-eochaircheap agus cinntigh go bhfuil vias brataithe le scannán bacainn. Níl sé éifeachtach scannán friotáin sádrála a chur leis ar an taobh eile den PCB le linn an táirgthe agus d'fhéadfadh saincheisteanna cosúil le shorts fíorúla agus gearrchiorcaid a bheith mar thoradh air.

Trí aghaidh a thabhairt ar na moltaí seo agus a ullmhú go críochnúil roimh sádráil BGA, is féidir lochtanna a íoslaghdú, agus is féidir ráta pas ard a bhaint amach. Is é an cuspóir deiridh deireadh a chur le lochtanna gan dul i muinín athoibriú, ag cinntiú an leibhéal is airde cáilíochta agus iontaofachta i joints solder BGA.

Má théann an riachtanas seo i bhfeidhm ar fhoinsiú nó ar scaoileadh táirgeachta, déan comparáid idir é agus Próiseas dearbhaithe cáilíochta PCB agus dearadh micrea-via agus HDI sula seoltar na comhaid deiridh lena n-athbhreithniú.