EN
ENLLAÇOS RÀPIFS
La Rai X la imatge explicava tota la història, però ningú no tenia intenció de revisar-la. Una placa d’un consumidor —un mòdul gruixut dissenyat al voltant d’un BGA de pas de 0,5 mm— havia tornat efectivament de reflow amb una taxa de fallada en la primera passada del 9 %. Les unions defectuoses no mancaven. Eren primes. La radiografia mostrava unions de soldadura que semblaven haver fet dieta: parcialment emplenades, amb deficiència de soldadura, i algunes clarament al límit d’obertures.
Vam comprovar els factors habituals. La plantilla estava correcta — bé. El pasta de soldar volum estava dins de l’especificació — bé. El perfil de reflow coincidia amb la recomanació del fabricant de la pasta — bé.
Aleshores, un enginyer va girar la placa i va observar alguna cosa a la cara inferior. Just sota la zona del BGA, els forats metallitzats estaven plens de soldadura. No una mica. Totalment plens, com petites pailles metàl·liques.
El disseny havia col·locat forats metallitzats directament a les pistes — via-in-pad, el mètode de format que fa factible la direcció densa de BGA — i ningú no l’havia realment definit mitjançant tapats. Durant la refluïda, la soldadura fos feta va fer el que sempre fa la soldadura fos quan troba un forat obert: hi va entrar. Les unions anteriors ho van pagar.
Aquest és el mecanisme, reduït a les seves bases. Quan la pasta de soldadura es fon al forn de refluïda, es converteix en líquid. La soldadura líquida humiteja el coure — és això el que fa possible la soldadura. Un forat obert al centre d’una pista és un tub revestit de coure que apunta directament cap avall, cap a la placa. La soldadura líquida no necessita ser empesa. L’acció capil·lar la treu cap al barril del forat, de la mateixa manera que l’aigua puja per una torunda de paper.
La quantitat de solda que pot absorbir un forat passant no és gens negligible. Penseu en una configuració habitual: un forat de 0,25 mm en una pata BGA amb un pas de 0,4 mm. Un forat de 0,25 mm en una placa de 1,6 mm té un volum interior d’aproximadament 0,08 mil·límetres cúbics. Una plantilla habitual per a aquesta pata diposita entre 0,1 i 0,15 mil·límetres cúbics de pasta —i la pasta conté només uns 50 % de metall en volum després de la combustió dels components volàtils. En altres paraules, un sol forat passant obert pot absorbir gairebé tota la solda destinada a formar la unió. En alguns casos, fins i tot tota.
Aquesta és la matemàtica que hi ha darrere del problema. No és un resultat baix. No és un cas en què «sovint es forma una unió una mica feble». Un forat passant no tapat en una pata BGA pot absorbir tota la solda destinada a aquella unió, deixant una unió oberta o tan empobrida que falla en qüestió de mesos sota cicles tèrmics.
Cap a ningú li agrada dibuixar un forat passant (via) dins una pista intencionadament. L’estratègia del via-in-pad existeix perquè és l’única manera d’escapar dels pins d’un BGA de pas fi. Per sota d’uns 0,5 mm de pas, no hi ha espai entre les pistes per fer el routing en forma de «dog-bone» —l’opció habitual de traçar una curta connexió des de la pista fins a un forat passant situat al costat. La pròpia pista ha d’acollir el forat passant, o bé el disseny no pot funcionar gens.
Així doncs, la tècnica és vàlida i, de fet, molt necessària. El que confon la gent és l’objectiu: un forat passant dins una pista només és acceptable si es processa correctament. Les dades de disseny indiquen «through below». L’ordre de fabricació ha d’especificar «emplenar i tapar aquest forat passant»; si no ho fa, el fabricant el construeix com un simple forat metallitzat, tal com apareix al dibuix, i la placa s’envia amb nombrosos petits «carrills» sedients de solda sota el BGA.
De fet, he vist la sèrie desenvolupar-se tres vegades durant els darrers dos anys. Un desenvolupador inclou via-in-pad per trencar un dispositiu dens. Les excel·lents notes parlen de l’empilament, del producte, del pes del coure —tot menys del tractament de les vies. La fàbrica de plaques el cotitza i el fabrica sense fer preguntes, ja que el seu sistema tracta una via no especificada com una via oberta. La primera execució de muntatge descobreix el problema. Comença el joc de culpar. Ningú guanya.
Els modes de fallada deguts a la capil·laritat de la soldadura no es limiten a unions primes. N’hi ha quatre, i es van acumulant:
Falta de soldadura i unions obertes. El tipus d’unions conté menys soldadura del necessari. En els casos més greus, l’esfera BGA mai no es moulla completament amb la pista, i es produeix una unió oberta que només es detecta durant l’assaig funcional —o, encara pitjor, en camp.
Espais buits. Fins i tot quan la unió sembla adequada, la soldadura que no penetra correctament a l’interior de la via sovint deixa buits. Aquests espais en les unions BGA augmenten la resistència elèctrica i creen punts de concentració de tensió. Sota cicles tèrmics, s’expandeixen. Una unió invàlida supera l’avaluació per raigs X a l’fàbrica però falla al mes 14.
Alliberament de gasos. Les vies no connectades poden atrapar residus de flux, humitat i productes químics d’manipulació dins del seu interior. Durant la refluïda, aquesta contaminació es vaporitza i empenta bombolles cap amunt a través de la soldadura fos. En els casos més greus, fa que la soldadura salti fora de la via cap a les pistes veïnes: un defecte que pot provocar un curt entre dues connexions no relacionades i generar una fallada extremadament difícil de rastrejar.
Esferes de soldadura. La soldadura que emergeix d’una via oberta al costat oposat pot formar esferes lliures sota la placa. Els residus conductors lliures dins d’un recinte constitueixen un curt intermitent que només espera esdevenir-se.
Caduna d’aquestes configuracions defectuoses es pot evitar. Cap d’elles no es detecta en aquest moment durant el seu desenvolupament: el dany es produeix dins del barril de la via durant una finestra de 30 segons al forn de refluïx.
Per sort: aquest problema té una solució ben definida i estàndard. El problema és que cal especificar-la, ja que comporta un cost addicional i no es produeix de forma automàtica.
La connexió de vies és el requisit mínim: omplir el barril de la via amb un material perquè la soldadura no hi pugui penetrar. Per a necessitat de via-in-pad aplicacions l’ompliment de vies més la plaqueta de cobertura : la via queda plena d’una resina conductora o no conductora, la resina es polimeritza i s’iguala per tal d’obtenir una superfície plana, i després se li aplica una capa de coure a sobre. El resultat és una superfície de pad idèntica, des del punt de vista funcional, a un pad sense via. La pasta de soldadura reposa sobre coure sòlid, tal com preveia el disseny de la plantilla.
El sector classifica aquest tipus de protecció sota IPC-4761 que especifica set tipus d’ús de seguretat, des de la cobertura senzilla fins a les construccions completament emplenades i tapades. Pel que fa als vies en pista (via-in-pad), els tipus rellevants són els emplenats: tipus IV (emplenat i cobert) i tipus VII (emplenat i tapat amb màscara addicional). A continuació, la diferència que sol causar confusió: cobertura —on l’ús queda simplement cobert per la màscara de soldadura a ambdós costats— NO és adequat per a vies en pista. La cobertura impedeix que la soldadura entri al forat a la superfície, però la màscara pot fissurar-se sota esforç tèrmic i no resol cap problema d’expulsió de gasos ni de contaminació atrapada dins del cos del via. La cobertura s’utilitza per a vies entre pistes, no dins d’elles.
dos detalls addicionals rellevants per a la producció:
Primer, la selecció del producte d’emplenament. Conductiu l’emplenament amb material (normalment epòxid amb coure) s’escull quan el via transporta corrent —manté el camí elèctric a través de la pista. No conductor la resina és acceptable quan el forat només ha de tancar-se mecànicament. Aquesta opció afecta el cost i el rendiment elèctric, i s’ha de decidir durant la fase de disseny, no a la fàbrica.
En segon lloc, la qualitat del farciment. Un forat parcialment farcit és tan dolent com un obert: si el material s’atura a mig camí del barril, encara queda un espai sota la pata on poden acumular-se contaminants i alliberar gasos durant la refluïda. Les recomanacions de l’IPC exigeixen que el farciment sigui pràcticament lliure de buits a la zona BGA, i una fàbrica competent tallarà certament una mostra d’un panell de producció per verificar-ho. Si el vostre proveïdor no us pot mostrar aquestes imatges de tall transversal, pregunteu-li-ne la raó.
Si el disseny ho permet, la solució més neta consisteix a evitar completament els forats dins de les pastilles. Traçat en forma d’os -- una traça curta des del pad fins a una via situada a prop -- és l’opció clàssica i elimina el problema a la font. El compromís és l’espai: l’empremta en forma de ‘dog-bone’ és més gran, i per sota d’un pas de 0,4 mm normalment no hi cap. Per això van existir les vies dins dels pads des del principi.
També hi ha l’opció de via-dins-del-pad només on cal . Una placa pot fer la majoria de les seves connexions amb traçats en forma de ‘dog-bone’ i utilitzar vies dins dels pads només per les files de pins BGA que realment no poden resoldre’s d’una altra manera. Aquest mètode híbrid redueix la quantitat de vies que cal omplir —que és on recau principalment el cost de fabricació— sense comprometre la capacitat de traçat.
La solució per a tot aquest grup de problemes es redueix a una única línia a les notes de fabricació: omplir i tapar totes les vies situades dins dels pads segons IPC-4761 Tipus IV/VII, amb confirmació d’ompliment lliure de buits mitjançant secció transversal.
Aquesta frase no us costa gairebé res d’escriure. Estalvia la feina de repetir, els residus, les fallades d’àrea i les desacords sobre de qui és la culpa.
Aquí teniu una prova que podeu fer al vostre proper tauler abans que vagi a la fàbrica: obriu les dades del disseny, compteu les vies que toquen o cauen dins de les pastilles de soldadura i pregunteu-vos què impedirà que la soldadura líquida hi penetri. Si la resposta és «res», ja heu trobat el problema abans que us costi una sèrie de fabricació. Aquesta és la reparació més econòmica d’aquest sector — i està disponible per a tothom que dediqui trenta segons a mirar.
Notícies destacades2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
