EN
HURTIGE LINKS
Markedet Røntgen billedet fortalte hele historien, men ingen havde til hensigt at gennemgå det. Et forbrugers kredsløbskort – en tyk modul udviklet omkring en 0,5 mm pitch BGA – var faktisk vendt tilbage fra reflow med en 9 % fejlrate ved første gennemløb. De fejlede forbindelser manglede ikke. De var tynde. Røntgenbilledet viste soldeforbindelser, der så ud, som om de havde været på kost: delvist fyldt, manglende solde, og nogle af dem var tydeligt grænsefaldende åbne forbindelser.
Vi afprøvede de sædvanlige mistænkte faktorer. Stencil’en blev kontrolleret – i orden. soldepasta volumen lå inden for specifikationen – straf. Reflow-profilen svarede til pastafabrikantens anbefaling – straf.
Derefter drejede en ingeniør kortet og bemærkede noget på bagsiden. Lige under BGA-området var vias’erne fyldt med solde. Ikke lidt. Fuldstændigt fyldt, som små metalstråler.
Designet havde placeret vias direkte i pads’ene – via-in-pad, den formateringsmetode, der gør tætte BGA-forbindelser mulige – og ingen havde faktisk defineret via stikpladsering. Under reflow flød det smeltede lod i hullet, som smeltet lod altid gør, når det støder på et åbent hul. Forbindelserne foran betalte prisen for det.
Her er mekanismen reduceret til dens grundlæggende principper. Når lodpasta smelter i reflow-ovnen, bliver den væskemæssig. Væskelod fugter kobber – det er netop det, der gør lodning overhovedet mulig. Et åbent gennemgående hul midt i en stikplade er et kobberklædt rør, der fører direkte ned i kredsløbskortet. Det smeltede lod behøver ikke at blive presset. Kapillarvirkningen trækker det ind i hullets cylinder, på samme måde som vand klatrer op ad et papirhåndklæde.
Mængden af lod, som et gennemgående hul kan optage, er ikke uden betydning. Tænk på en almindelig opstilling: et 0,25 mm hul i en BGA-pads med 0,4 mm pitch. Et 0,25 mm hul i en 1,6 mm tyk plade har en indre volumen på cirka 0,08 kubikmillimeter. En almindelig stensil til den pågældende pad afsætter mellem 0,1 og 0,15 kubikmillimeter pasta – og pasta består kun for ca. halvdelen af volumenet af metal efter omdannelsesbrændingen. Med andre ord kan ét enkelt åbent gennemgående hul optage næsten al den lod, der skulle danne forbindelsen. I nogle tilfælde hele mængden.
Det er matematikken bag problemet. Det er ikke en ubetydelig effekt. Det er ikke en situation, hvor man ofte får en lidt svag forbindelse. Et utilstoppet gennemgående hul i en BGA-pad kan optage hele lodmængden til den pågældende forbindelse, hvilket efterlader en forbindelse, der enten er åben eller så lodfattig, at den svigter inden for måneder under termisk cyklus.
Ingen tegner med vilje et åbent via i en pad. Via-in-pad-strategien findes, fordi det er den eneste måde at komme udenom benene på en fin-pitch BGA. Nedenfor ca. 0,5 mm pitch er der ikke plads mellem pads til dog-bone-routning – den almindelige løsning, hvor en kort trace føres fra paden til et via placeret ved siden af. Paden selv skal derfor indeholde viaet, ellers kan designet slet ikke realiseres.
Så teknikken er gyldig og betydeligt nødvendig. Det, der forvirrer folk, er kravet: Et via i en pad er kun acceptabelt, hvis det behandles korrekt. Designdata specificerer »gennem under«. Fremstillingsordren skal angive »udfyld og dæk dette via« – og hvis den ikke gør det, fremstiller fabrikken viaet som et simpelt plated-through hole præcis som vist på tegningen, og printpladen leveres med mange små, tin-thirsty rør under BGA'en.
Jeg har faktisk set serien afspille sig tre gange de sidste to år. En udvikler inkluderer via-in-pad for at udlede en tæt komponent. De fantastiske noter beskriver lagopbygningen, produktet, kobbervægten – alt andet end behandlingen af viaerne. Producenten citerer og fremstiller kredsløbskortet uden at spørge, fordi deres system behandler en uspecificeret via som en åben gennemforbindelse. Den første monteringsrunde afslører problemet. Skyldspillet begynder. Ingen vinder.
Fejlmønstrene fra solderkrydning er ikke begrænset til tynde forbindelser. Der er fire, og de akkumulerer:
Soldermangel og åbne forbindelser. Forbindelserne indeholder mindre solder, end de kræver. I de værste tilfælde bliver BGA-kuglen aldrig våd mod pad’en overhovedet, og man får en åben forbindelse, der kun opdages ved funktionsprøvning – eller endnu værre, i brugsmiljøet.
Spalter. Selv når forbindelsen ser passende ud, efterlader lod, der ikke bevæger sig korrekt ind i viaen, ofte tomrum. Tomrum i BGA-forbindelser øger elektrisk modstand og skaber spændingskoncentrationspunkter. Under termisk cykling udvider de sig. En ugyldig forbindelse består røntgenkontrollen på fabrikken, men svigter ved måned 14.
Udgasning. Viaer, der ikke er forbundet, kan fange fluxrest, fugt og håndteringskemikalier inde i barrelen. Under reflow-værmebehandling fordampes denne forurening og presser bobler op gennem smeltet lod. I de værste tilfælde får det lod til at sprøjte ud af viaen og på nabopadene – en fejl, der kan kortslutte to ikke-forbundne net og forårsage en fejl, der er meget svær at spore.
Lodkugler. Lod fra en ikke-tilsluttet gennemgang på den anden side kan danne løse kugler under brættet. Løse ledende partikler inden i et kabinet er en periodisk kortslutning, der venter på at ske.
Hver af disse fejlindstillinger kan undgås. Alle er usynlige lige nu, hvor de udvikles – skaden sker inden i via-boret under et 30-sekunders vindue i reflovovnen.
Gladnyt: Dette problem har en veldefineret, standardløsning. Problemet er: Den skal specificeres, fordi den koster penge og ikke sker automatisk.
Via-forbindelse er det minimale krav – at udfylde via-boret med et materiale, så lod ikke kan trænge ind i det. For via-in-Pad applikationer er den almindelige praksis via-fyldning plus kappladering : Viaen fyldes med et ledende eller ikke-ledende harpiks, harpiksen hærdes og slibes flad, og derefter påføres en kobberkap over toppen. Resultatet er en pad-overflade, der er identisk med en pad uden via i alle henseender. Lodpasten sidder på solid kobber, præcis som stencildesignet specificerede.
Branchen kategoriserer sikkerhed under IPC-4761 , som specificerer syv typer sikkerhedsanvendelse, fra simpel tenting til næsten fyldte og lukkede konstruktioner. For via-in-pad er de relevante typer de fyldte – type IV (fyldt og dækket) og type VII (fyldt og lukket med ekstra maske). Nedenfor er forskellen, der forvirrer folk: tenting – hvor viaen blot er dækket af soldeermaske på begge sider – er IKKE egnet til via-in-pad. Tenting forhindrer soldeer i at trænge ind i hullet på overfladen, men masken kan revne under termisk spænding, og den gør intet ved udgassning eller forurening fanget i hullets vægge. Tenting anvendes til vias mellem pads, ikke i dem.
to yderligere oplysninger, der er afgørende i produktionen:
Først valg af fyldemateriale. Ledende materialer til fyldning (typisk kobberfyldt epoxy) vælges, når viaen fører strøm – det sikrer den elektriske forbindelse gennem pad'en. Ikke-legerende harppås er acceptabel, hvor gennemkontakten kun kræver mekanisk lukning. Valget påvirker omkostningerne og den elektriske ydeevne, og det bør træffes i stil med en testomonial, ikke opdaget på fabrikken.
For det andet: fyldkvaliteten. En delvis fyldt via er lige så dårlig som en åben via – hvis materialet stopper halvvejs ned ad røret, er der stadig et rum under pad’en, hvor der kan samles forurening, der udgasser under reflow. IPC’s anbefalinger kræver, at fyldningen i BGA-området stort set er uden lufttomrum, og en kompetent fabrik vil helt sikkert udtage et tværsnit fra hver produktionsplade for at dokumentere dette. Hvis din leverandør ikke kan vise dig disse tværsnitsdata, så spørg, hvorfor.
Hvis overførslen tillader det, er den reneste løsning at undgå via-in-pad helt og aldeles. Dog-bone-rutning – en kort forbindelse fra kontaktfladen til et via, placeret tæt på den – er den klassiske løsning og eliminerer problemet ved kilden. Kompromiset er plads: ‘dog-bone’-layoutet kræver mere plads, og ved pitch under 0,4 mm kan det ofte ikke anvendes. Derfor findes ‘via-in-pad’ i første omgang.
Der findes også muligheden for at placere via-in-pad kun dér, hvor det er nødvendigt . Et kredsløbskort kan føre de fleste af sine ledninger med ‘dog-bone’-forbindelser og anvende ‘via-in-pad’ kun for de rækker BGA-pinde, der virkelig ikke kan løses på anden måde. Denne hybride metode reducerer antallet af viaer, der skal fyldes – hvilket er, hvor fremstillingsomkostningerne primært ligger – uden at kompromittere rutebarheden.
Løsningen på denne samlede gruppe af udfordringer reduceres til én linje i fremstillingsnoterne: udfyld og dæk alle viaer i komponentkontaktflader i henhold til IPC-4761 type IV/VII, med void-fri udfyldning bekræftet ved tværsnit.
Den sætning koster dig praktisk talt intet at skrive. Den sparer dig for omformning, affald, fejl på området og uenighed om, hvis skyld det er.
Her er en undersøgelse, du kan foretage på dit næste kredsløbskort, inden det sendes til fremstilling: Åbn dine designdata, tæl de viaer, der rører eller falder inden for loddemærkerne, og spørg dig selv, hvad der vil forhindre smeltet lod fra at trænge ind i dem. Hvis svaret er »intet«, har du allerede fundet problemet, inden det koster dig en fuld fremstillingsomgang. Det er den billigste reparation inden for denne sektor – og den er tilgængelig for alle, der bruger tredive sekunder på at kigge efter.
Seneste nyheder2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
