EN
Rychlé odkazy
Trh Rentgen obrázek vyprávěl celý příběh, ale nikdo ho neměl v úmyslu prozkoumat. Deska zákazníka – tlustý modul vyvinutý kolem BGA s roztečí 0,5 mm – se skutečně vrátila z reflow s 9% podílem vadných výrobků při prvním průchodu. Porouchané spoje nechyběly. Byly tenké. Rentgenový snímek ukázal pájivé spoje, které vypadaly, jako by si udělaly dietu: částečně vyplněné, chudé na pájce, některé z nich jasně na hranici přerušení.
Provedli jsme obvyklé kontroly. Šablona byla v pořádku – v pořádku. lepidlová pasta objem byl v rámci specifikace – v pořádku. Teplotní profil pájení odpovídal doporučení výrobce pájivé pasty – v pořádku.
Poté inženýr otočil desku a všiml si něčeho na spodní straně. Přímo pod oblastí BGA byly přechodové otvory plné pájky. Ne trochu. Úplně plné, jako malé kovové slámky.
Návrh umístil přechodové otvory přímo do kontaktových míst – technika via-in-pad, která umožňuje husté uspořádání BGA – a nikdo dosud nepopsal proces zasazování. Během pájení v reflow peci roztavený pájek udělal to, co roztavený pájek vždy dělá při nalezení otevřeného otvoru: vtáhl se dovnitř. Spojení byla tímto způsobem poškozena.
Zde je mechanismus popsaný v základní podobě. Když se pájková pasta v reflow peci roztaví, stane se kapalinou. Kapalný pájek smáčí měď – právě to umožňuje pájení vůbec. Otevřený průchod uprostřed plošného spoje je měděnou trubkou vedoucí přímo dolů do desky. Kapalný pájek není třeba tlačit. Kapilární síla ho vtahuje do průchodu, stejně jako voda stoupá papírovým ubrouskem.
Množství pájky, kterou může průchodový otvor absorbovat, není zanedbatelné. Uvažujme běžné uspořádání: otvor o průměru 0,25 mm v mřížce BGA s roztečí 0,4 mm. Otvor o průměru 0,25 mm v desce tloušťky 1,6 mm má vnitřní objem přibližně 0,08 kubického milimetru. Běžná stencila pro tento kontakt nanese mezi 0,1 a 0,15 kubického milimetru pájky – a po odpaření rozpouštědla tvoří kov v pájce jen přibližně polovinu objemu. Jinými slovy, jeden nezakrytý průchodový otvor může pohltit téměř veškerou pájku určenou k vytvoření spoje. V některých případech dokonce celou.
To je matematika stojící za tímto problémem. Nejde o malý efekt. Nejde o situaci, kdy se občas vytvoří mírně slabší spoj. Nezakrytý průchodový otvor v kontaktu BGA může absorbovat veškerou pájku určenou pro daný kontakt, čímž vznikne spoj buď nevodivý, nebo tak silně vyhladovělý, že selže během několika měsíců při tepelném cyklování.
Nikdo záměrně nekreslí otevřený otvor (via) do pásky (pad). Strategie „via-in-pad“ existuje proto, že je to jediná možnost, jak odvést vývody jemnopitchového BGA. U pitchu přibližně 0,5 mm a menšího není mezi páskami prostor pro tzv. dog-bone routování – běžnou metodu, při níž se krátký trak vedoucí z pásky spojuje s otvorem umístěným po straně. Otvor (via) musí být umístěn přímo v páscce, jinak nelze návrh vůbec realizovat.
Tato technika je tedy oprávněná a navíc zásadně nutná. Co lidem činí potíže, je její provedení: otvor (via) v páscce je přijatelný pouze tehdy, je-li zpracován správně. Návrhová dokumentace uvádí „prochází skrz podložku (through below)“. Výrobní specifikace musí explicitně stanovit „vyplnit a uzavřít tento otvor (fill and cap this via)“. Pokud tak neučiní, výrobce otvor vyrobí jako jednoduchý platinovaný průchozí otvor (plated-through hole), přesně jak je nakreslen, a deska je dodána s mnoha malými, pájkou „žíznivými“ trubičkami pod BGA.
Ve skutečnosti jsem sledoval tento scénář už třikrát během posledních dvou let. Vývojář použije technologii via-in-pad pro vývod hustého zařízení. Skvělé poznámky popisují vrstvení desky, produkt a hmotnost mědi – všechno kromě způsobu zpracování vývodu. Výrobce desek cituje cenu a vyrobí ji bez dotazu, protože jeho systém považuje neupřesněný vývod za otevřený průchod. První sériový pokus odhalí problém. Začne se hra obviňování. Nikdo nevyhraje.
Poruchové režimy způsobené kapilárním nasáváním pájky nejsou omezeny jen na tenké spoje. Existují čtyři a navzájem se navzájem zhoršují:
Nedostatek pájky a přerušené spoje. Spoj obsahuje méně pájky, než je potřebné. V nejhorších případech se kulička BGA vůbec nepropojí s plošným spojem a vznikne přerušený spoj, který se projeví až při funkčním testování – nebo ještě horší, v provozu.
Mezery. I když spoj vypadá vhodně, pájka, která se do otvoru nevtlačila správně, často zanechává za sebou dutiny. Prostory v BGA spojích zvyšují elektrický odpor a vytvářejí body koncentrace napětí. Při teplotním cyklování se rozšiřují. Neplatný spoj projde rentgenovou kontrolou ve výrobní hale, ale selže po 14 měsících.
Výdus. Nezapojené otvory mohou uvěznit zbytky tavidla, vlhkost a chemikálie používané při manipulaci uvnitř jejich dutiny. Během pájení se tato kontaminace odpařuje a tlačí bubliny nahoru skrz roztavenou pájku. V nejhorších případech způsobuje, že pájka vyšleptá z otvoru na sousední plošky – chyba, která může zkratovat dvě nespojené sítě a způsobit poruchu, jejíž vyhledání je velmi obtížné.
Kuličky pájky. Pájka, která unikne z nezapojeného průchodového otvoru na druhé straně desky, může vytvořit volné kulovité útvary pod deskou. Volné vodivé nečistoty uvnitř uzavřeného prostoru představují pravidelně se opakující krátké spojení, které čeká jen na to, aby vzniklo.
Každé z těchto selhávajících nastavení lze předejít. Každé z nich je v současné době neviditelné, jakmile je vyvinuto – poškození nastává uvnitř vývodu (via) během 30sekundového okna v peci pro refluxní pájení.
Naštěstí: Tento problém má jasně definované a standardní řešení. Problém však spočívá v tom, že jej musíte explicitně zadat, protože vás to stojí peníze a samo se neuskuteční.
Propojení vývodu (via) je minimální požadavek – vyplnění vývodu (via) materiálem tak, aby do něj nemohl proniknout pájivý roztok. Pro výplňové otvory v plošném vodiči aplikace je běžnou praxí vyplnění vývodu (via) a pokovení uzávěru : vývod (via) je naplněn vodivou nebo nevodivou pryskyřicí, pryskyřice je ztvrdnuta a vyrovnaná na rovnou plochu a poté je na vrchol nanášena měděná vrstva. Výsledkem je povrch kontaktové plošky, který je z hlediska funkce zcela rovnocenný kontaktové plošce bez vývodu (via). Pájivá pasta leží na pevné měděné ploše přesně tak, jak bylo zamýšleno návrhem šablony.
Odvětví klasifikuje bezpečnost podle IPC-4761 , který specifikuje sedm druhů ochrany otvorů, od jednoduchého zakrytí (tenting) až po konstrukce s otvory zcela vyplněnými a uzavřenými. U otvorů v páskách (via-in-pad) jsou relevantní pouze vyplněné druhy – typ IV (zcela vyplněný a uzavřený) a typ VII (zcela vyplněný a uzavřený dodatečnou maskou). Níže je rozdíl, který často způsobuje nedorozumění: zakrytí (tenting) – kdy je otvor zakryt pouze pájkovou maskou z obou stran – NEVHODNÉ pro otvory v páskách (via-in-pad). Zakrytí zabrání proniknutí pájky do otvoru na povrchu, avšak maska se může při tepelném namáhání prasknout a neposkytuje žádnou ochranu proti unikajícím plynům nebo kontaminaci uvězněné ve stěně otvoru. Zakrytí se používá pro otvory mezi páskami, nikoli pro otvory v nich.
dva další důležité údaje pro výrobu:
Za prvé, výběr vyplňovacího materiálu. Provedivý vyplňovací materiál (obvykle epoxid s měděným plnivem) se volí tehdy, když otvor přenáší proud – udržuje tak elektrickou spojitost přes pásku. Nepřívedlivý pryskyřice je přijatelná tam, kde je třeba otvor uzavřít pouze mechanicky. Tato volba ovlivňuje náklady i elektrický výkon a měla by být rozhodnuta na základě referencí, nikoli až v průběhu výroby.
Za druhé kvalita vyplnění. Částečně vyplněný otvor je stejně nevyhovující jako otevřený – pokud se materiál zastaví napůl cesty dolů po vrtaném otvoru, pod páskou stále zůstane prostor, který může zachytit vlhkost a uvolňovat plyny během reflow pájení. Doporučení IPC vyžadují, aby bylo vyplnění v oblasti BGA prakticky bez dutin, a zkušený výrobce určitě provede průřez vzorku z každé výrobní desky, aby to prokázal. Pokud Vám dodavatel nemůže tyto průřezy poskytnout, zeptejte se, proč.
Pokud to přenosové prostředky umožňují, nejčistším řešením je úplně se vyhnout otvorům umístěným přímo pod páskou. Trasování ve tvaru psí kosti -- krátké stopy od pásky k použití umístěného blízko ní -- je klasickou možností a odstraňuje problém u zdroje. Kompenzací je prostor: plošný obsah tvaru psí kosti je větší a při rozteči pod 0,4 mm se často nevejde. Právě proto byla vůbec zavedena technologie via-in-pad.
Existuje také možnost via-in-pad pouze tam, kde je skutečně potřeba . Deska může vést většinu svých tras pomocí psích kostí a pro řady pinů BGA, které nelze jinak vyvést, použít via-in-pad. Tato hybridní metoda snižuje počet přechodových otvorů, které je třeba zaplnit – a právě zde leží hlavní náklady na výrobu – aniž by byla ohrožena možnost trasování.
Řešení celé této skupiny problémů se redukuje na jeden řádek v technologických poznámkách: všechny přechodové otvory v páskách součástí je třeba zaplnit a uzavřít podle IPC-4761 typ IV/VII, přičemž bezprostorové zaplnění musí být potvrzeno průřezem.
Tato věta vás prakticky nic nestojí, ale ušetří vám přepracování, odpad, chyby v oblasti a neshody ohledně toho, kdo je za ně zodpovědný.
Zde je test, který můžete provést na svém dalším deskovém spoji ještě před jeho odesláním do výroby: otevřete svá návrhová data, spočítejte počet přechodových otvorů (via), které se dotýkají nebo leží uvnitř pájecích plošek, a zeptejte se, co zabrání roztavené pájce v proniknutí do nich. Pokud je odpověď „nic“, našli jste problém ještě předtím, než vám stál celou výrobní sérii. To je nejlevnější oprava v tomto odvětví – a je dostupná každému, kdo si na ni vyhradí pouhých třicet sekund.
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
