EN
Rychlé odkazy
Stále si pamatuji první desku, která mi ukázala, že nesnáším určitý povrchový povlak. U zákazníka bGA s jemným roztečem rozvržení – ASIC síťového čipu s roztečí 0,5 mm obklopený kruhem pasivních součástek 0402 – se vrátila z Montáže SMT s tím, že 14 % panelů mělo chybné spojení. Všechny poruchy byly na stejném místě: propojení pájkou mezi ploškami BGA, jejichž vzájemná vzdálenost měla být 0,3 mm. Rentgenové snímky vypadaly tak, jako by někdo nalil pájku přímo na celou oblast BGA.
První reakcí výrobce desek bylo obvinit stencily. Poté pájkovou pastu. A nakonec režim pájení v peci. Prozkoumali jsme všechny tyto položky. Všechny byly v pořádku.
Poté někdo konečně položil otázku, kterou nikdo při objednávání nezadál: jaký je povrchový povlak ? Řešením bylo HASL – pájení horkým vzduchem. Nízká cena, vysoká rychlost a zcela nesprávný postup pro tuto desku. Zákazník ušetřil 0,11 USD na desku díky volbě povrchové úpravy. Náklady na předělávku a odpad z této výrobní dávky činily méně než 19 000 USD.
Abychom pochopili, proč se HASL neosvědčuje u desek s jemným roztečem, musíme znát tento proces. Neobalená deska je ponořena do lázně roztaveného pájky – v mnoha současných výrobních zařízeních bezolovnaté pájky SAC305 – a poté je vedena mezi dvě čelisti horkého vzduchu, které odvádějí přebytečnou pájku z povrchu. Cílem je tenká a rovnoměrná vrstva na každé odkryté měděné pájecí plošce.
To je teorie. Fyzikální realita je méně spolupracující.
Tloušťka HASL se liší velmi výrazně na jediné desce. V závislosti na geometrii pájecích plošek, orientaci desky a přesném způsobu dopadu vzduchových čepelí se tloušťka pájky může pohybovat od 1 mikrometru do 40 mikrometrů. Některé pájecí plošky vyjdou téměř dokonale rovné. Jiné mají viditelný pájkový klenutý povrch. Toto není problém v podrobné výrobní zařízení – je to základní vlastnost daného procesu. Každá HASL deska na světě má tuto vlastnost.
Na hrubé desce s pájecími ploškami o průměru 1 mm a širokým rozestupem je rozdíl výšky 20 mikrometrů mezi sousedními ploškami zcela bezvýznamný. Pájivý odpor plní svou funkci, součástky jsou velké a vše funguje správně.
Na bGA s jemným roztečem dopad, čísla vyprávějí různý příběh. U BGA s roztečí 0,5 mm mají plošky velikost přibližně 0,25 mm. U BGA s roztečí 0,4 mm – což je výrazně běžné u spotřebních i průmyslových výrobků – mají plošky velikost blízkou 0,2 mm. Nyní proveďte výpočet: olověná kulička o výšce 25–40 mikrometrů na plošce o průměru 200 mikrometrů způsobuje odchylku výšky plošky o 12–20 %. U stovek plošek pod jediným BGA se tak vytvoří povrch připomínající malé horské pásmo spíše než rovný přistávací prostor.
Olověné kuličky BGA nemají rády kopce. Potřebují rovinu.
Nepravidelný povrch HASL způsobuje dvě tradiční chyby BGA: spojení olova a otevřené obvody . Vypadají jako opak, avšak mají stejný původ – kuličky nepřistanou na místech, kde je návrh předpokládal.
Propojení olova vzniká na okrajích tam, kde je povrchová úprava HASL nejvyšší, se vrstva pájky rozšiřuje laterálně za nominální hranici plošky. U vzdálenosti 0,3 mm to postačuje k výraznému snížení vzdálenosti mezi sousedními ploškami. Když se koule BGA přetaví a lepidlová pasta se roztaví, kombinace přebytečné pájky z povrchové úpravy HASL a zmenšené vzdálenosti vytváří ideální podmínky pro vznik můstků. Pájka nemusí být výrazně nesrovnaná – stačí, aby našla cestu napříč mezerou, kterou už povlak zúžil.
Přerušení obvodů nastávají na opačném konci spektra. Pájivé koule balíčku BGA jsou koplanární v rámci několika mikrometrů, když opouštějí dodavatele podložky. Plošné spoje na desce musí být také koplanární – to je celý smysl termínu „plocha“ ve výrazu „plošný vzor“. Pokud některé plošné spoje leží o 30 mikrometrů vyšší než jejich sousední spoje, kulaté pájivé koule BGA se při umísťování a pájení dotknou nejprve těch vyšších spojů. Nižší spoje mohou vést ke slabému spoji, částečnému spoji nebo dokonce k žádnému spoji. Jedná se o poruchy, které projdou rychlou vizuální kontrolou a později se projeví jako periodické chyby při funkčním testování – nebo ještě horší, měsíce později v provozu.
Existuje také třetí, tišší problém. Tisk páječných pastí předpokládá rovný povrch. Otvor v šabloně je navržen tak, aby nanášel přesné množství pájivé pasty na každý plošný spoj. Na HASL kuličce se pasta nerovnoměrně rozprostírá, ztenčuje se nahoře a hromadí se po stranách. I desky, které nedochází k mostování, mohou mít nakonec nekonzistentní pájivý spoj objemy po celé ploše BGA – což se projevuje jako anulování a záležitosti s integritou v pozdější fázi.
Nikdo nevyvíjí desku s tím tvrzením: „Rád bych měl nějaké pájené mosty, prosím.“ HASL je stanoveno ze tří důvodů, a všechny tři jsou snadno pochopitelné.
Náklady – elektrolytický nikl s ponorným zlatem – se hromadí. U desky bez součástek s jemným roztečem je tato úspora odůvodněná. Problém nastává, když stejná cenová úvaha je použita na desku obsahující jediné BGA. Jedna součástka s roztečí 0,4 mm postačí k tomu, aby byl HASL pro celou desku nevhodný, avšak rozhodnutí o nákupu tento vztah ne vždy uznává. ENIG -- elektrolytický nikl s ponorným zlatem – se hromadí. U desky bez součástek s jemným roztečem je tato úspora odůvodněná. Problém nastává, když stejná cenová úvaha je použita na desku obsahující jediné BGA. Jedna součástka s roztečí 0,4 mm postačí k tomu, aby byl HASL pro celou desku nevhodný, avšak rozhodnutí o nákupu tento vztah ne vždy uznává.
Zvyklost . HASL je ve skutečnosti již několik let na trhu. Starší inženýři a zakoupení skupiny jej používali na každé desce, kterou kdy vyrobili, a nikdy je to nezklamalo. Co si však často neuvědomují, je, že jejich starší návrhy obsahovaly součástky s roztečí 0,8 mm nebo 1,0 mm. Průměrná rozteč v odvětví výrazně klesla během posledních 5 let a povrchová úprava, která fungovala u starých desek, se nedá převzít.
Výchozí nastavení továrny . Tato možnost mě frustuje nejvíce. Neočekávaně velký počet výrobců desek ve výchozím nastavení volí HASL, pokud zákazník neurčí povrchovou úpravu, protože jde o jejich nejlevnější a nejrychlejší výrobní linku. Objednávka je zadána, pole pro povrchovou úpravu zůstane prázdné a HASL se tedy použije ve výchozím nastavení. Nikdo se neptá, zda deska obsahuje součástky s jemnou roztečí. Zákazník problém zjistí až při prvním montážním běhu.
Tato rada zde není kontroverzní – každý významný průmyslový standard a dokument s technickými požadavky uvádí totéž. Pro montáž jemnopitchových BGA (pitch 0,5 mm a menší) ENIG je to tradiční volba. Niklová vrstva (obvykle 3–6 mikrometrů) se ukládá prostřednictvím chemické reakce, což znamená, že se atom po atomu přizpůsobuje geometrii páskového kontaktu, nikoli že je na něj nanášena horkým vzduchem. Tenká vrstva ponorného zlata (0,05–0,1 mikrometru) chrání nikl a zároveň poskytuje rovný, pájitelný povrch. Výsledek: rovinnost páskových kontaktů měřená v mikrometrech místo desítek mikrometrů.
OSP – přirozená chemická úprava pro pájení – je rovná, nízkonákladová alternativa. Organický film je pouze 0,2–0,5 mikrometru silný a vůbec nemění výšku páskového kontaktu. Nevýhody jsou skutečné: OSP má kratší dobu skladovatelnosti (obvykle 6–12 měsíců), vyžaduje opatrné zacházení a během prvního pájení se film odpaří, čímž se odhalí čistá měď.
Existují situace, kdy zůstává HASL správným telefonním hovorem: desky převážně s průchodnými otvory, návrhy s hrubým roztečem a výrobky, u nichž je důležitějších více reflow cyklů a delší doba skladování než monotónnost jemných prvků. Klíčové je tuto volbu provést záměrně na základě skutečného souboru součástek – nikoli zvykem či z lenosti.
Pojďme čísla položit vedle sebe, protože právě zde se skutečně rozhoduje.
U série 5 000 desek jde o částku mezi 500 a 2 500 USD. Významná částka, avšak malá ve srovnání s tím, co následuje.
Samostatný pájecí mostík BGA, který unikne kontrole, stojí konečný výrobek. Míra poruch desek 14 % – ta, se kterou jsem tento krátký článek zahájil – zahrnuje náklady na přepracování, náhradní součásti, expresní dopravu a ztracenou výrobní kapacitu. U tohoto zákazníka činily úspory z výběru povrchové úpravy HASL přibližně 550 USD u dané objednávky. Náklady činily 19 000 USD. Poměr se s rostoucím množstvím nezlepšuje; spíše se zhoršuje, protože poruchy v provozu nastávají až po odeslání výrobku.
Pokud zadáváte Povrchovou úpravu desky plošných spojů (PCB) a návrh obsahuje BGA s jemným roztečem, položte výrobci desky jednu otázku: jak vypadá specifikace koplanarity pájecích plošek u této povrchové úpravy? Pokud vám nemůže odpovědět číselnou hodnotou nebo pokud jeho odpověď zní například „záleží na tom, kde se dotknou vzduchové čepele“, máte svou odpověď.
Rovinný povrch není u desky s BGA luxusní funkcí. Je to zásadní požadavek.
Nejnovější zprávy2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
