Двухсторонний монтаж BGA компонентов

Есть ли какие-нибудь аргументы за или против одновременного монтажа BGA компонентов на обеих сторонах печатной платы? Не следует ли сначала закончить монтаж одной стороны, а затем переходить на другую?

Для начала неплохо бы определиться: какая сторона первая, а какая вторая, нижняя и верхняя, сторона А и сторона Б. Есть устоявшаяся терминология – TOP и BOTTOM. В этой терминологии нижняя сторона та, что паяется первой, и, следовательно, подвергается повторному нагреву при монтаже второй стороны, как бы ее не называли. Будем отталкиваться от этого подхода.

Большинство людей сначала оценивают общий вес компонентов на каждой стороне платы и начинают сборку с той стороны, где вес компонентов меньше. Предполагая, что это сыграет в пользу надежности паяных соединений при переходе на вторую сторону. На самом деле, вес компонентов не играет уж столь значительной роли, по сравнению с самим фактом того, что платы будут прогреваться второй раз. И это больше влияет на надежность соединений.

Другой подход – разместить все простые компоненты на нижней стороне, чтобы минимизировать риски и повысить надежность. К сожалению, последние опубликованные работы в этой области не подтверждают и ставят под сомнение такой подход.

Проблема заключается в растрескивании паяных соединений, формировании хрупких областей на поверхности шариков припоя во время повторного оплавления. Анализ повреждений указывает, что для больших корпусов, если они подверглись деформации при первичном оплавлении нижней стороны, велик риск нарушения паяных соединений перед повторным оплавлением. Из-за отсутствия флюса эти растрескавшиеся паяные соединения на нижней стороне не пройдут повторного оплавления, что приведет к слабому соединению, а в некоторых случаях и к его полному отсутствию.

Возможно, авторы этих публикаций исследовали довольно специфический случай – монтаж на нижней стороне довольно крупных корпусов BGA, которые легче подвергаются деформации. Вывод из этого – располагайте подобные корпуса на верхней стороне, чтобы снизить вероятность указанных дефектов.

Еще одна разумная рекомендация – каким-то образом маркировать сторону, с которой начинать сборку при наличии в ней BGA компонентов.

Комментарии читателей блога

Почему нельзя одновременно припаять оба компонента BGA на обеи сторонs платы? Это не уменьшит тепловую нагрузку?

Mary Ann Fay

Тепловая нагрузка, количество шариков, термочувствительность и сложность BGA компонента — все это факторы, определяющие, следует ли подвергать BGA процессу вторичного оплавления.

Что касается определения верха/низа, то они относятся к сторонам, прописанным при дизайне плат в САПР. Например, визуально может казаться, что все компоненты на плате находятся на верхней стороне, но в обозначениях она будет указана как нижняя. Именно так будет прописано в документации к этому проекту. Это как раз снизит путаницу, все будут понимать, о какой стороне платы идет речь, ссылаясь на дизайн.

Другой пример, — у нас есть несколько плат, монтаж которых следует начинать с верхней стороны, а затем переходить на нижнюю, из-за больших и тяжелых индуктивностей на нижней стороне, которые перевешивают (и в прямом и переносном смысле) риски вторичного оплавления BGA на верхней стороне.

Наконец, мы всегда в процессе сборки используем терминологию IPC при определении места точки пайки, так что указание на ВЕРХ/НИЗ платы становится неактуальным. В данный момент речь идет о процессе, а не о дизайне.

Andrew Williams, PRIDE Industries

Интересный вопрос — как мы определяем стороны. Я предпочитаю использовать обозначения сторона «A» и сторону «B» для определения. Что касается того, какая сторона обрабатывается первой, предпочитаю сначала собрать более простую. Если обе стороны заполнены одинаковыми типами компонентов, это действительно не должно иметь значения. Первостепенное значение будут иметь электрические испытания после сборки, проверка паяных соединений и рентгеновское исследование смонтированных BGA компонентов.

Vern Solberg, STC, USA

Вполне допустимо проектировать платы со сборкой компонентов BGA на ее разных сторонах. Хотя это и не оправдано с точки зрения доработки, тестирования и надежности готовых изделий. Может не быть места для контрольных точек под BGA корпусом. Труднее провести рентгеновский контроль. Кроме того, надежность изделия может пострадать из-за жесткости некоторых областей платы с двухсторонним монтажом, которая предотвращает изгиб платы во время термоциклов. Напряжение будет концентрироваться на паяных соединениях BGA и вызывать сбои. Тяжелый компонент BGA, размещенный на нижней стороне платы, может выпасть при оплавлении верхней стороны. У меня была эта проблема с одним конкретным дизайном печатной платы. Во время пайки PCB в печь попадали 10% тяжелых компонентов BGA.

layson Figueiredo, Philips Medical Systems, Brazil

По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще статьи по теме монтажа печатных плат:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *