Здесь против вас работают две вещи. Первое и самое главное — почти все сплавы при затвердевании дают усадку. Например, для SnPb эта усадка составляет около 4%. Уже одно это повлияет на появление углублений в переходном отверстии.
Кроме того, хотя паста может рекламироваться как «содержание металла 90%» (то есть, по весу), по объему это, вероятно, чуть более 50%. Таким образом, переходное отверстие при сборке хоть и будет заполнено пастой, но после оплавления вы получите отверстие, заполненное лишь наполовину. Будут внутренние пустоты и, возможно, некоторый незаполненный объем на краях соединений, где вытек флюс.
Вопрос в том, почему вы считаете эти неровности проблемой? Насколько мне известно, не существует спецификации, в которой бы говорилось об этом, и я не могу себе представить, как это повлияет на ответственность и надежность. Если вы заполняете переходные отверстия, чтобы исключить прохождение воздуха, то серьезные углубления *могут* иногда приводить к утечке, но не для указанных размеров отверстий.
Fritz Byle, Process Engineer, Astronautics
Паяльная паста не предназначена/разработана в качестве материала для заполнения переходных отверстий и не должна использоваться для этих целей.
Mahendra Gandhi, SME — PWB Technologies, Northrop Grumman
Я предполагаю, что вы пытаетесь добиться плоских заполненных переходных отверстий в центре площадок BGA, используя соответствующую технологию, и у вас возникают проблемы с образованием пустот из-за небольшой выемки, которая иногда остается в середине площадки. Процесс Via-in-Pad должен выполняться производителем печатных плат с большим опытом, поскольку это довольно сложная технология.
Обычно микроотверстия заполняются либо медью (так называемые, гальванические отверстия), либо жесткой проводящей эпоксидной смолой, такой как Peters PP2795. После заполнения переходного отверстия запускается процесс, называемый планаризацией (planarization), который должен оставить верхнюю часть переходного отверстия гладкой, твердой и плоской. К сожалению, довольно часто остается небольшая ямка из-за газовыделения, которое происходит во время отверждения эпоксидной смолы.
После того, как паяльная паста нанесена на контактную площадку, а компонент BGA установлен и оплавлен, выделение газа в площадку BGA во время оплавленияи и вызывает образование выемки. Я наблюдал это собственными глазами, когда выделение газа фактически взорвало шарик припоя BGA, что привело к появлению всевозможных неконтролируемых брызг припоя и его отсутствию под корпусом BGA, что ясно было видно на рентгеновских снимках. В лучшем случае в готовом шарике BGA будет пустота, в худшем — не пойми что.
Эта проблема случалась со мной (не один раз), и, конечно, поставщик печатной платы винил в этом профиль перекомпоновки, который мы использовали. Я разработал следующий процесс, чтобы исправить контактные площадки с неровностями в переходных отверстиях.
- Для начала я очистил печатную плату деионизированной водой во встроенном очистителе. Затем промыл области площадок BGA с помощью IPA медицинского класса.
- Используя микро-трафарет, я вручную нанес очень тонкий слой паяльной пасты Pb90Sn10 на контактные площадки BGA. Толщина трафарета составляла 0,003 дюйма. Диаметр контактной площадки печатной платы 0,020 дюйма. Я использовал отверстие трафарета диаметром 0,015 дюйма.
- Затем я оплавил голую печатную плату, чтобы покрыть переходные площадки очень тонким слоем припоя Pb90. Это заполнило ямки и обеспечило гладкую и довольно плоскую площадку.
- Далее просто нанесли пасту и припаяли обычным способом, ничего не меняя в техпроцессе. Стандартный припой Sn63Pb37 прекрасно смачивал контактные площадки с высокотемпературным припоем Pb90. Никаких выбросов и газообразований не наблюдалось. При изготовлении микрошлифов мы не обнаружили областей, богатых свинцом, внутри шариков BGA, что указывало на то, что припой Pb90 никогда не достигал температуры ликвидуса во время последующего производственного оплавления. Готовые CCA прошли испытания на надежность и показали лучшие результаты, чем оригиналы.
Предупреждение! Этот процесс может быть запрещен для CCA, которые должны соответствовать требованиям RoHS, но я считаю, что существуют определенные исключения для припоя Pb90, например, для Power PC и других CCBGA и CBGA, для которых он подходит. Вам необходимо уточнить у своего клиента текущие требования RoHS.
Richard D. Stadem, Advanced Engineer/Scientist, General Dynamics
Комментарий читателя
Нам часто приходится заполнять переходные отверстия в керамических платах. Наши клиенты требуют от нас определенного уровня планарности. Часто используется паста с золотым наполнителем, поскольку большинству клиентов требуется проводимость через переходное отверстие.
Richard Gwaltney, American Technical Ceramics
Подробнее в статье. Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат: