Ma pean endiselt meelde esimest plaati, mis õpetas mind põhjustama pinnakatte eemale hoiatama. Kliendi väikese sammuga BGA paigutus – 0,5 mm sammuga võrgu-ASIC, mille ümber oli 0402 passiivsete komponentide rõngas – naasis SMT paigaldusest 14% paneelidest puuduvate ühendustega. Kõik katked olid samas kohas: solderi sillad BGA-padjade vahel, mille vahe peaks olema 0,3 mm. Röntgenpildid meenutasid seda, kui keegi oleks tervet BGA piirkonda solderiga üle valanud.
Plaadi tootja esimene reaktsioon oli süüdistada stentsi. Seejärel solderipasta. Siis lähtumise protseduuri. Me kontrollisime neid kõiki. Nad olid suurepärased.
Siis lõpuks küsis keegi küsimust, mida tellimise ajal keegi ei küsinud: mis on pinnakate ? Lahendus oli HASL -- kuumavaakumilõikel. Madala maksumusega, kiire ja täiesti vale selle plaadi puhul. Kliendil säästus lõpptoote puhul 0,11 USA dollarit plaadis. Ümbertegemise ja prügiks minemise kulud selles tootmispartiis olid lihtsalt alla 19 000 USA dollari.
Selleks, et mõista, miks HASL ei tööta väikese sammuga plaatidel, tuleb protsessi ise ära tunda. Tühja plaadi sukeldatakse vedelas solderis (paljude kaasaegsete tootmiste puhul pliiivaba SAC305) ja seejärel viiakse läbi kuumavaakumilõikega, mis puhuvad üleliigse solderi pinna pealt ära. Eesmärk on saavutada õhuke ja ühtlane kate kogu avatud vasemest padipinnalt.
See on teooria. Füüsika on palju vähem kaasatud.
HASL paksus erineb ühe ja sama plaadi piires väga palju. Sõltuvalt paadi geomeetriast, plaadi orientatsioonist ja õhupihustite täpselt kuidas õhk plaatidele mõjub, võib solderkihi paksus olla 1 kuni 40 mikromeetrit. Mõned paadid jäävad peaaegu tasaseks. Teised saavad nähtava solderkupli. See ei ole probleem detailitootmises tehases – see on protsessi põhilisomadus. Igal maailmas oleva HASL-plaadil esineb seda.
Täiesti lihtsas plaadis, mille paadid on 1 mm suured ja paigutatud laialt, on 20 mikromeetrit suur kõrgusvahe külgnevate paadide vahel tähtsusetu. Soldermask tegi oma töö ära, komponendid on suured ja kõik toimib.
Peal väikese sammuga BGA mõju, numbrid räägivad erinevast loost. 0,5 mm sammuga BGA-l on padid umbes 0,25 mm suurused. 0,4 mm sammuga BGA – mis on oluliselt levinum tarbijate ja tööstuslike seadmete puhul – on padid ligikaudu 0,2 mm suurused. Nüüd arvutage: 25–40 mikroni suurune solderi kuppel 200 mikroni suurel padil teeb 12–20% erinevuse padikõrguses. Ühegi üksiku BGA all paiknevate sadade padide puhul tekib pind, mis meenutab väikest mäestikku mitte tasast maandumisala.
BGA solderikeralised kerad ei suuda mägedega toime tulla. Nad vajavad tasapinda.
Ebavõrdne HASL-pind teeb kaasa kaks tavalist BGA-viga: solderi ühendus ja lahised ahelad . Need näevad välja nagu vastandid, kuid neil on ühine algus – kerad ei maandu enam kohas, kus disain oli seda eeldanud.
Solderi ühendused tekkivad äärmustes . Kui HASL-kuppel on kõrgem, ulatub solderikiht külgpinnalt üle pad’i nimimõõdu piiri. 0,3 mm vahega on see piisav, et oluliselt vähendada naaberpadikeste vahelist kaugust. Kui BGA-sfääri sulamistemperatuur on saavutatud ja juhiverm sulab, siis lisasoldri olemasolu HASL-pinnakatte tõttu koos vähendatud vahega teeb sildade tekke tõenäoliseks. Solder ei pea olema tugevalt valesti paigutatud – piisab, kui see leidab tee läbi juba pinnakatte tõttu kitsenenud augu.
Lülituste katkemine toimub vastupidisel äärmusel. BGA-pakendi solderkera keegi on kooplanaarne paari mikromeetri piires, kui need lahkuvad tarnija plaanilt. Ka plaadi kontaktplatsid peavad olema kooplanaarsete – see ongi tähendus sõnas "maa" mõistes "maa muster". Kui mõned platsid asuvad naabertäppidega võrreldes 30 mikromeetrit kõrgemal, puutuvad BGA-kera keegi kõrgemaid platsisid esimesena kokku paigaldamise ja sulatamise ajal. Madalamad platsid võivad põhjustada nõrka ühendust, osalist ühendust või üldse mitte mingit ühendust. Sellised vigad lähevad läbi kiire visuaalse kontrolli, kuid ilmuvad hiljem funktsionaalsel testil – või veel halvem, kuud hiljem väljaspool tootmist.
On ka kolmas, vaiksem probleem. Jootemassi trükkimine eeldab tasast pinda. Stentsi ava on disainitud selliselt, et see kanduks iga platsile täpselt määratud kogus pastat. HASL-kupli korral levib pasta ebavõrdselt, õheneb tipus ja koguneb külgedele. Isegi plaadid, mis ei teki ühenduste üleliitmist, võivad lõppeda ebakorrapärase solderühendusega mahtud BGA piirkonnas – mis põhjustab hilisemas etapis nullifitseerimis- ja terviklikkuse probleeme.
Keegi ei arenda plaati ja ei väida: "Soovin, et tekiksisid lähtesoldertused." HASL on defineeritud kolme põhjusel ja kõik need kolm on lihtsalt mõistetavad.
Kulu – elektrokeemiline nikkelimmersioonikuld – koguneb. Plaadi puhul, kus pole väikese sammuga komponente, on see kokkuhoid usutav. Probleem tekib siis, kui sama hinna põhjendust rakendatakse plaadile, millel on üksainus BGA. Üks 0,4 mm sammuga detail on piisav, et keelata HASL kogu plaadi jaoks, kuid ostmise otsus ei tegi seda seost alati. ENIG tutvus
Tutvus . HASL on olemas olnud juba aastaid. Vanemad insenerid ja ostuosakonnad on kasutanud seda kõigil plaatidel, mille nad kunagi on ehitanud, ja see ei ole neid kunagi petnud. Mida nad ei tea alati, on see, et nende vanemad disainid sisaldasid 0,8 mm või 1,0 mm sammuga komponente. Tööstuse tavasamm on viimase 5 aasta jooksul oluliselt vähenenud ning vanade plaatide puhul töötanud pinnakatte ei sobi enam tänapäevastele plaatidele.
Tehase vaikimisi seaded . See on see, mis mind kõige rohkem ärritab. Ootamatult suur hulk plaatide tootjaid kasutab vaikimisi HASL-i siis, kui klient ei määra pinnakatet, sest see on nende odavaim ja kõrgema läbilaskevõimega tootmiliin. Tellimus sisestatakse, pinnakatte väli jääb täitmata ja HASL rakendatakse vaikimisi. Keegi ei küsi, kas plaadil on väikese sammuga komponendid. Klient avastab probleemi esimesel paigalduskorral.
Soovitus siin pole kontroversiaalne – iga oluline töölaualahendus ja standardidokument väidavad sama asja. Koos väikese sammuga BGA paigaldamisega (0,5 mm samm ja väiksem), ENIG on see tavapärane valik. Niklikihi (tavaliselt 3–6 mikronit) sadestab ahelreaktsioon, mis tähendab, et see kohandub padide geomeetriaga aatom haaval, mitte seda ei puhutud soojas õhus. Immersioonkullakiht (0,05–0,1 mikronit) kaitseb niklit ja tagab tasase, solderitava pinnatsooni. Tulemus: padide tasapinnalisus mõõdetuna mikronites, mitte kümmetesse mikronitesse.
OSP – loomulikult solderitav keemiline – on tasane, odav alternatiiv. Orgaaniline kiht on vaid 0,2–0,5 mikronit paks ja ei muuda üldse padide kõrgust. Kompromissid on reaalsed: OSP-l on lühem säilitusaeg (tavaliselt 6–12 kuud), nõuab ettevaatlikku käsitsemist ja kiht põleb ära esimese ülekuumutamise ajal, paljastades puhta vasu.
On olukordi, kus HASL on siiski õige telefonikõne: läbipuuritud komponentidega plaadid, suure sammuga disainid ja tooted, kus mitmed läbepõletusetsükli ja pikk ladustamisaeg on tähtsamad kui täpsed detailid.
Vaatame numbreid kõrvuti, sest just siin tehakse tegelikult valik.
5000 plaadi seeria puhul jääb see vahemikku 500–2500 dollarit. Oluline summa, kuid väike võrreldes sellega, mis järgneb.
Üksainus BGA-pinnakontakti solderisild, mis jääb kontrollimata, teeb lõpp-tootest kasutuskõlbmatu. 14% paneeli katkemäär – see, millega alustasin seda lühikest artiklit – põhjustab ümbertegemise tööjõukulusid, asenduskomponentide kulud, kiirpostikulud ja kaotatud tootmisvõimsus. Selles kliendi juhtumis oli HASL-i valikust saadav sääst selle tellimuse puhul umbes 550 dollarit. Kulud olid 19 000 dollarit. See suhe ei parane koguse suurenemisega; pigem halveneb, sest välikatked ilmnevad pärast toote saatmist.
Kui te määrates PCB-pinnakatte ja disain sisaldab väikese sammuga BGA-d, küsige plaadi tootjalt ühte küsimust: milline on padide koplanaarsusspetsifikatsioon selle pinnakattega? Kui nad ei suuda vastata arvuliselt või kui vastus sisaldab fraasi „see sõltub õhupihustite asukohast“, siis on teil juba vastus.
Tasane pind ei ole BGA-plaadil luksus. See on täiesti oluline.
Uued uudised2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
EN
