Когда шарики BGA отрываются от площадки, разделения происходят в самых слабых местах. Некоторые из них могут случиться в шарике припоя, другие — в месте соединения контактной площадки с платой.
Это зависит от прочности контактной площадки, маски припоя, плотности шариков, а также от качества паяного соединения. Если соединение нарушится в месте соединения шарик/площадка, это будет указывать на плохое паяное соединение. Как правило, ожидается «потеря» либо шарика BGA, либо контактной площадки на печатной плате.
Brien Bush, Manufacturing Applications Specialist, Cirtronics Corp.
Это именно те результаты, которые я ожидал от механического удаления BGA. Помните, что пайка нужна для «электрического» соединения двух металлов, она не похожа на сварку и не предназначена для сопротивления силам, которые вы прилагаете при удалении микросхемы.
Для устранения неполадок в работе BGA я рекомендую использовать «dye and pry» тест. Краситель проникает в пустоты и может помочь изолировать плохие паяные соединения. Вы увидите краску либо на детали, либо на плате после того, как она была снята.
Walter Pierowski, Process Engineer, Esterline Interface Technologies
Я снимал множество BGA-компонентов с плат, чтобы получить доступ для удаления флюса под устройствами. Обычно легко увидеть «вышедшие из строя» и шарики и контактные площадки. Не все паяные соединения одинаковы даже для одного и того же устройства.
Объемы припоя при сборках неодинаковы, и не все контактные площадки оплавляются в один и тот же момент времени, что приводит к металлургическим и «пустотным» различиям в паяных соединениях. Правильно и хорошо спроектированное соединение BGA выйдет из строя из-за «вытягивания» контактной площадки, а не из-за отрыва шарика компонента.
Steve Stach, President, Austin American Technology
Цель испытания на сдвиг состоит в том, чтобы увидеть «разрыв» BGA, который указывает на пластический излом. Что вы видите в своих тестах, когда контактная площадка отрывается, так это то, что связь между BGA и контактной площадкой сильнее, чем связь между BGA и подложкой.
В других областях — это признак хрупкости соединения. Трудно сделать объективные выводы без знания свойств поверхности печатной платы, оборудования, используемого для «вытаскивания», и его настроек. Я бы порекомендовал изучить аналогичные эксперименты, проведенные с использованием стандартов JESD22-B117A, и попытаться посмотреть, сможете ли вы воспроизвести результаты.
Edithel Marietti, Senior Manufacturing Engineer, Northrop Grumman
То, что вы наблюдаете в процессе эксперимента, вполне ожидаемо. Однако имейте в виду, если ваша цель в том, чтобы просто проверить механическую прочность BGA на отрыв, то не следует беспокоиться о том, как будет после этого выглядеть пайка. Если вы проводите тесты для подтверждения механической прочности и пайки соединений, то проведите лучше «dye and pry» тест.
Метод «dye and pry» (проникающий материал с красителем) позволяет пометить неудачное паяное соединение краской независимо от его местоположения в BGA. Кроме того, можно визуально осмотреть корпус после этой операции, чтобы определить плохие соединения и причину их образования. После завершения нанесения краски, BGA готов к удалению с печатной платы.
Цель удаления BGA состоит в том, чтобы полностью разрушить все хорошие паяные соединения, существующие между BGA и печатной платой, тем самым обнажив открытое соединение, которое будет видно по цветному красителю, заполнившему трещину или зазор в открытом соединении. Хорошие паяные соединения, которые были нарушены после отверждения красителем, будут иметь либо серебристо-серый цвет припой, либо будет видно медное основания, полностью вырванные из BGA и печатной платы.
Понимание основной причины различных типов отказов паяных межсоединений требует большого опыта в их анализе, для этого конкретного анализа мы рассматриваем только холодные соединения или их отсутствие. Также убедитесь, что перед испытаниями было проведена рентгеноскопия печатной платы для проверки выравнивания и пустот.
Kishan Sarjoo, Process Engineering Manager — Electronics Altech UEC, South Africa
Комментарий читателя
В идеале все шарики BGA должны вести себя одинаково. Но на практике это не совсем так. Многое зависит от положения шарика, жесткости компонента BGA и т.д. Каждая микросхема BGA должна выдерживать определенное усилие сдвига, основанное на общем количестве прикрепленных шариков припоя. Если он выдерживает усилие по методу MIL-HDBK-883K 2019.9, можно сказать, что пайка в целом хорошая.
Однако, прежде чем подвергать устройство испытаниям на сдвиг, необходимо с помощью рентгеновского изображения убедиться, что пустоты в паяных соединениях составляют 30% или менее для классов 1, 2, 3 в соответствии со стандартом IPC 610G. В процессе испытания на отрыв шариков BGA от внешней печатной платы или контактной площадки можно сделать вывод, что прочность припоя выше прочности печатной платы на отрыв или наоборот.
Dr. KUTTIYIL THOMAS OOMMEN THARAKAN, VSSC
Подробнее в статье. Еще обсуждения по теме монтажа и изготовления печатных плат: