Мы используем парофазную печь. Недавно у нас возникли проблемы с бессвинцовыми сборками BGA, имеющим шарики припоя с низким содержанием серебра. Проблема в том, что собранные платы не выдерживают ударных испытаний.Свойство самой жидкости определяет температуру кипения. Если вы перешли с 245°C на 253°C, вам пришлось «изменить» жидкости, а это нетривиальное занятие. Серебряные шарики на BGA, вероятно, SAC105 или что-то в этом роде, и они специально установлены там, по сравнению с SAC305, чтобы лучше справляться с ударными испытаниями, особенно при ударных испытаниях портативных устройств.
Итак, в данном случае это действительно противоречит здравому смыслу. Глядя на характеристики, можно предположить, что проблема с паровой фазой связана с предварительным нагревом. Паровая фаза на самом деле отвечает только за зону оплавления. Вам все равно придется предусмотреть какой-то альтернативный метод предварительного нагрева всей платы, близкий к температуре плавления припоя — вы погружаете ее в насыщенную жидкость с температурой 245°C или 253°C. Потому что, если вы этого не сделаете, если вы возьмете плату при комнатной температуре и погрузите ее прямо в один из этих паров, у вас будет серьезная деформация, вы загробите каждый маленький чип на плате, и у вас возникнет много других проблем.
Возможно, нагрев был слишком быстрый для прямого погружения. Необходимо было предварительно нагреть сборку. Видимо вы недостаточно предварительно нагрели платы, чтобы получить шарики BGA, провести испытания на удар. Возможно, был какой-то дефект пайки: какая-то форма «головы в подушке» или плохое смачивание, которое проявляется в шоковых испытаниях.
Логика заключается в том, что при недостаточном предварительном прогреве, сборка погрузилась в этот очень горячий пар, у вас возникла деформация, быстрая деформация, пока припой плавился и смачивал площадки, и это как раз и дало какие-то из этих дефектов типа «голова на подушке», которые вызывают недостаточнуя надежность сборок при ударных испытаниях.
Это может быть что-то совершенно не связанное с нагревом и «намоканием», например, загрязнения. Так много других проблем, которые влияют на то, насколько надежно будет это соединение. Если это неэновое (non-aenic) загрязнение, большинство флюсов с ним не справятся. Вы чувствуете, что наносите больше флюса, но на самом деле это какое-то загрязнение на шариках или плате, которое никакой флюс не сможет удалить.
Было сказано, что пробовали менять паяльную пасту на ту, что имеет более активный флюс. Это звучит очень наивно, но убедитесь, что вы не используете просроченную паяльную пасту. Не слишком ли долго она находилась на принтере и взаимодействовала с атмосферой, и каков должен быть ее фактический срок годности?
После всего, что вы перепробовали, вам действительно нужно добраться до основной причины. Отправте некоторые из этих образцов в специализированную лабораторию, чтобы точно определить природу неисправности.
Комментарии
Необходимо уточнить, отказ был из-за механического воздействия (испытание на падение) или термического удара (циклическое изменение температуры). Для сплава сфер BGA, как правило, более низкое содержание Ag — лучшие характеристики при падении, более высокий процент Ag в составе — лучшие характеристики термического цикла. Необходимо найти компромисс, что для вас важнее? Как оптимизировать процентный состав Ag и уникальных элементарных добавок (для контроля структуры зерен и/или образования IMC).
Если тест на падение провален, я начну задавать вопросы о финишном покрытии поверхности корпуса и заземлении подложки. Сферы в диапазоне SAC105~2510, как правило, работают эффективнее, если нет проблем с интерфейсом S/F. Полностью согласен с предложением пройти FA, а также проверить предварительную обработку деталей.
Derek Daily, Senju
По материалам с сайта www.circuitinsight.com Еще статьи по теме монтажа и изготовления печатных плат: