Деформируются ли компоненты BGA в процессе оплавления? Недавно при замене компонента BGA обнаружилось, что после пайки оплавлением на всех углах компонента появились перемычки. Можно ли его снять и использовать повторно, если удалить обнаруженный дефект? Что вызывает деформацию на углах компонента BGA и как предотвратить это в будущем?Что ж, примите новость: компоненты BGA деформируются во время оплавления. И это правда. Это относится прежде всего к компонентам в пластиковых корпусах (не керамике), имеющих сложную внутреннюю структуру и термически не сбалансированным.
Если говорить о деформации BGA, то приходится в первую очередь говорить об углах. Они в процессе деформации имеют большее смещение, вызывая или отрывание контакта или образуя потенциальные перемычки из-за того, что углы компонента либо поднимаются над печатной платой, либо, наоборот, вдавливаются в припой.
Лучший способ минимизировать коробление — замедлить процессы нагрева и охлаждения, то есть увеличить время предварительного нагрева и последующего охлаждения. Но, как известно, при медленном охлаждении могут образовываться крупнозернистые структуры, которые совсе не хотелось бы иметь. Получается, как и во многих вещах с электронным производством, нужно искать компромисное решение.
Следующий момент — чувствительные к влаге устройства (Moister sensitive devices — MSD), такие как пластик и BGA — еще одни «виновники» образования дефекта. Какой допустимый уровень влаги для этого компонента, соблюдались ли стандарты JEDEC в отношении времени, до которого извлеченные из упаковки компоненты пошли в работу, правильно ли проводилась сушка этих компонентов и времени выдержки в печи? Проведите простой эксперимент. Попробуйте предварительно просушить «плохие» компоненты прежде, чем они пойдут в сборку. Посмотрите, решит ли это проблему при пайке оплавлением?
Также бывает полезно поэкспериментировать с паяльной пастой. Подобрать такую, что лучше «держит» контакты и меньше подвержена дефекту «голова на подушке», та, что специально разработана под такие задачи.
Убедитесь, что ваши настройки печати, дизайн трафаретов, апертуры правильны. Можно, например, сделать так, чтобы на углах BGA компонентов наносилось чуть больше пасты, это тоже повысит надежность соединения и сведет к минимуму вероятность отрыва. Если вы видите перемычки на углах, поработайте с апертурой и все-таки обратите внимание на подходы к работе с MSD элементами. Но деформация BGA — это реальность, и с ней нужно бороться, а нагрев и охлаждение с минимально допустимой скоростью — наиболее распространенная стратегия решения этой проблемы.
Комментарии
По мере того, как новые ASIC (Application-Specific Integrated Circuit, «интегральная схема специального назначения») становятся более сложными (больших размеров или с более плотной сборкой), то и их коробление может приводить к разлиным дефектам пайки: к перемычкам, «голове на подушке», плохой смачиваемости контактов, отрывом отдельных выводов. В каждом случае мы стараемся предложить индивидуальное решение под каждую такую ASIC разработку, например, специальный трафарет с уменьшением или увеличением объема паяльной пасты под определенными областями таких компонентов.
Pongtip P, Celestica Thailand Ltd
Такие дефекты могут возникать при плохой смачиваемости. Расплавленная паяльная паста затвердевает быстрее, чем начинается коробление, вследствие чего и происходит отрыв углов. Попробуйте использовать низкотемпературные сплавы.
Mitch Holtzer, Alpha Assembly Solutions
Некоторые типы BGA сильно деформируются во время оплавления. Существуют специальные методики для измерения деформации BGA или других компонентов во время таких процессов. Некоторые производители BGA уже включают эту информацию в свои таблицы данных. Перейдите по ссылке, чтобы узнать, как измерить деформацию BGA.
Glayson Figueiredo, Philips Medical Systems
Я обнаружил, что тепловое коробление очень редко зависит от скорости нагрева. Деформация в основном обусловлена несоответствием КТР материалам корпуса, но иногда скорость нагрева косвенно коррелирует с явлением деформации. Для некоторых корпусов длительное воздействие высоких температур может повлиять на планарность, что и приводит к тому, что что-то ломается внутри самого корпуса микросхемы. В моем списке исследований есть работа, посвященная динамическому тепловому короблению в зависимости от скорости нагрева и метода нагрева.
Neil Hubble, Akrometrix
Согласен со всеми предыдущими комментариями: температурный профиль, MSD контроль, BGA дизайн… Но если появляются перемычки, попробуйте поместить временные небольшие пластины под углы компонента толщиной в половину диаметра шарика, а после пайки снимите их. Это ограничит деформацию и уменьшит/предотвратит образование коротких замыканий.
Fran Anaya, Celestica
Самым главным фактором коробления PBGA является теплоотвод. Почти все PBGA производятся с теплоотводом. Щелкните здесь, чтобы увидеть, как они выглядят.
Компоненты Chip Scale, которые представляют собой просто матрицу с прикрепленными шариками припоя, обычно не имеют теплораспределителей, как и керамические BGA (CCGA или CBGA). Благодаря теплораспределителю верхняя часть корпуса BGA расширяется с большей скоростью, чем нижняя часть BGA, смещая углы вниз. Влага в BGA может способствовать этому, но на самом деле пар, который возникает в результате влаги, заставляет компонент растекаться посередине, как футбольный мяч, лежащий на боку, и в этом случае углы BGA скручиваются. вверх, а не вниз. Действия, которые вы можете предпринять, чтобы исправить эти проблемы: контролировать аспекты MSD детали, заменять BGA перед запеканием, пропускать использование паяльной пасты для BGA во время переделки; в нем нет необходимости, и он только способствует образованию перемычек, увеличению затрат на рабочую силу при доработке, посторонних мелких частиц припоя и т. д. Просто используйте объем припоя, который уже присутствует в шариках припоя, поставляемых с корпусом.
Richard Stadem. General Dynamics Mission Systems
По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат: