Muistan edelleen ensimmäisen piirilevyn, joka opetti minut vihaamaan pintakäsittelyä. Asiakkaan tarkkapiikkiset BGA-komponentit piirisuunnittelu – 0,5 mm:n piikkivälin verkkoprosessori ASIC, jota ympäröi 0402-passiivikomponenttien rengas – palasi SMT-asennuksesta 14 %:lla levyistä olematta kytkettyjä. Kaikki viat sattuivat samassa paikassa: tinan siltautuminen BGA-liitospaikkojen välillä, joiden piti olla 0,3 mm:n etäisyydellä toisistaan. Röntgenkuvat näyttivät siltä, kuin joku olisi kaatanut tinaa koko BGA-alueelle.
Levyn valmistajan ensimmäinen reaktio oli syyttää siivilää. Sitten tinasulatetta. Sen jälkeen lämpökäsittelyprofiilia. Tarkastelimme kaikkia niitä. Ne olivat erinomaisia.
Sitten joku lopulta esitti kysymyksen, jota kukaan ei ollut esittänyt tilattaessa: mikä on pintakäsittely ? Ratkaisu oli HASL -- kuumailmahiukkastuotanto. Edullinen, nopea ja täysin väärä tälle piirikortille. Asiakas oli säästänyt 0,11 dollaria kohden piirikorttia pinnoitteen osalta. Korjaustyöt ja hylättyjen tuotteiden kustannukset kyseisessä tuotantosarjassa olivat yhteensä alle 19 000 dollaria.
Jotta ymmärrettäisiin, miksi HASL ei toimi pienien pihtien piirikorteilla, on ymmärrettävä prosessi. Raakapiirikortti upotetaan nesteisen tinan kylpyyn – useimmissa nykyaikaisissa valmistuslaitoksissa lyijytön SAC305 -tinaseos – ja sen jälkeen vedetään läpi sarjan kuumailmakniveleitä, jotka puhaltavat ylimääräisen tinan pois pinnalta. Tavoitteena on ohut ja tasainen peite kaikille näkyville kuparipad-pintoille.
Näin se pitäisi olla. Fysiikan lait eivät kuitenkaan ole yhtä yhteistyöhaluisia.
HASL-paksuus vaihtelee erinomaisen paljon yhden piirilevyn sisällä. Padin geometriasta, piirilevyn asennosta ja ilmavirtausveistimen tarkasta osumakohdasta riippuen tinakerroksen paksuus voi vaihdella 1 mikrometrin ja 40 mikrometrin välillä. Jotkin padit jäävät lähes tasaisiksi. Toisissa padien pinnalla näkyy selvästi tinan muodostama kupoli. Tämä ei ole ongelma tarkassa valmistustilassa – se on prosessin peruslaatu. Kaikilla maailman HASL-piirilevyillä on tämä ominaisuus.
Karkealla piirilevyllä, jossa on 1 mm:n padit ja laaja välistys, 20 mikrometrin korkeusero vierekkäisten padien välillä on merkityksetön. Tinakerrospeite tekee työnsä, komponentit ovat suuria ja kaikki toimii.
Pöydällä tarkkapiikkiset BGA-komponentit vaikutus, numerot kertovat eri tarinan. 0,5 mm:n piitchin BGA:ssa padit ovat noin 0,25 mm kokoisia. 0,4 mm:n piitchin BGA – joka on merkittävän yleinen kuluttaja- ja teollisuustuotteissa – on padit, jotka ovat lähellä 0,2 mm:n kokoa. Laske nyt matematiikkaa: 25–40 mikronin tinan muodostama kupoli 200 mikronin padilla aiheuttaa 12–20 %:n vaihtelun padin korkeudessa. Satojen padien kohdalla yhden BGA:n alla pinta muistuttaa pieniä vuoristoja pikemminkin kuin tasaisen laskeutumisalueen.
BGA:n tinapallot eivät suostu hyväksymään kukkuloita. Ne vaativat tasaisuutta.
Epätasainen HASL-pinta aiheuttaa kaksi perinteistä BGA-vikaa: tinayhteyden muodostuminen ja avoin yhteys . Ne näyttävät vastakkaisilta, mutta niillä on sama alkuperä – pallot eivät laskeudu sinne, missä suunnittelu oletti niiden laskeutuvan.
Tinayhteys muodostuu ääripäissä . Kun HASL-kupolien korkeus on suurin, tinakerros ulottuu sivusuunnassa pinnan nimellisrajan yli. 0,3 mm:n välimatkan tapauksessa tämä riittää merkittävästi pienentämään etäisyyttä vierekkäisten pintojen välillä. Kun BGA-pallo sulaa ja juotospasta tina sulaa, ylimääräinen tina HASL-pinnoitteesta ja pienentynyt välimatka muodostavat olosuhteet tinasiltojen syntymiselle. Tinalle ei tarvitse olla merkittävästi vinossa – sen tarvitsee vain löytää reitti aukon yli, joka on jo kapeentunut pinnoitteen vuoksi.
Piirien katkeaminen tapahtuu vastakkaisessa ääripäässä. BGA-pakkausten tinanpallot ovat tasaisia muutaman mikrometrin tarkkuudella, kun ne tulevat valmistajalta. Myös piirilevyn pinnan kontaktipadit täytyy olla tasaisia – tässä on koko pointti sanassa "land" (maa) termissä "land pattern" (maakuvio). Kun jotkin padit ovat 30 mikrometriä korkeammalla kuin niiden naapuripadit, BGA-pallot koskettavat korkeimpia padita ensin asennuksen ja liukumisen aikana. Alhaisemmat padit voivat johtaa heikkojen, osittaisesti muodostuneiden tai täysin puuttuvien liitosten syntymiseen. Nämä viat läpäisevät nopean visuaalisen tarkistuksen, mutta ilmenevät myöhemmin toiminnallisessa testissä säännöllisinä virheinä – tai vielä pahemmin kentällä kuukausien kuluttua.
On myös kolmas, hiljaisempi ongelma. Liutauspastaprinti olettaa tasaisen pinnan. Sirkkausaukon suunnittelu perustuu tarkkaan pastamäärän jakamiseen jokaiselle padille. HASL-kuopassa pasta leviää epätasaisesti, ohenee yläosassa ja kertyy sivuille. Jopa sellaiset piirilevyt, jotka eivät muodosta siltoja, voivat lopulta saada epätasaisia tinayhteyksiä - Se on turhaa. - Se on turhaa.
Kukaan ei kehitä lautaa ja väitä haluavansa joitakin juottoväyliä. HASL:n määritelmät perustuvat kolmeen tekijään, ja kaikki kolme ovat helppoja ymmärtää.
Maksaa - Mitä? HASL on hintavimpia pinnoitteita valmistuksessa, ja niiden määrä on ENIG - Sähköttömän nikkeli- upottumisen kulta - kasvaa. Se on hyvä säästö, kun se ei sisällä hienoja komponentteja. Ongelma syntyy, kun sama hintaperiaatteet on asetettu taulukkoon, joka sisältää yhden BGA. Yksi 0,4 mm:n välimatkan osa riittää kumoamaan HASL:n valokuitulevyllä, mutta hankintapäätöksessä ei aina ole kyseistä yhteyttä.
Tutun . HASL on ollut käytössä jo vuosia. Vanhemmat insinöörit ja hankintaryhmät ovat käyttäneet sitä jokaisessa levyssä, jonka he ovat koskaan valmistaneet, eikä se ole milloinkaan aiheuttanut heille ongelmia. Mitä he eivät aina tiedä, on se, että vanhoissa suunnitelmissa käytettiin 0,8 mm:n tai 1,0 mm:n välimatkan komponentteja. Teollisuuden yleinen välimitta on pienentynyt merkittävästi viimeisen viiden vuoden aikana, ja vanhoilla levyillä toiminut pinnoite ei sovellu nykyisiin rakenteisiin.
Tehtaan oletusasetukset . Tämä on se, joka turhottaa minut eniten. Yllättävän monen levyn oletuspinnosteeksi asetetaan HASL, jos asiakas ei määritä pinnoitetta, koska se on heidän halvin ja suurimman tuotantonopeuden linjansa. Tilaus lähetetään, pinnoste-kenttä jätetään tyhjäksi, ja HASL asetetaan oletukseksi. Kukaan ei kysy, sisältääkö levy pienenvälimittaisia komponentteja. Asiakas huomaa ongelman ensimmäisellä asennuskerralla.
Tässä annettu neuvous ei ole kiistanalainen – jokainen merkittävä lautakunnan asetus ja standardidokumentti sanoo saman. Tässä yhteydessä pienipitch-BGA-asennukseen (0,5 mm:n pitch ja pienempi), ENIG on perinteinen valinta. Nikkelikerros (yleensä 3–6 mikrometriä) saadaan ketjureaktiolla, mikä tarkoittaa, että se muodostuu padin geometrian mukaisesti atomi atomilta eikä sitä puhalleta paikalle kuumalla ilmalla. Immersio-kultapinnoite (0,05–0,1 mikrometriä) suojaan nikkelin ja tarjoaa tasaisen, liitettävän pinnan. Tuloksena on: padien tasaisuus mitattuna mikrometreinä eikä kymmeninä mikrometreinä.
Ospi – luonnollinen liitettävyyskemikaali – on tasainen ja edullinen vaihtoehto. Orgaaninen kalvo on vain 0,2–0,5 mikrometriä paksu ja ei muuta lainkaan padin korkeutta. Kompromissit ovat todellisia: OSP:llä on lyhyempi säilyvyysaika (yleensä 6–12 kuukautta), se vaatii huolellista käsittelyä ja kalvo palaa pois ensimmäisessä uudelleenliitossa, jolloin näkyy puhtaasti kupari.
On tilanteita, joissa HASL on edelleen oikea puhelun valinta: reikäpiirilevyt, karkeapihdit suunnittelut ja tuotteet, joissa useat uudelleenkuumennuskierrät ja pitkä säilytysaika ovat tärkeämpiä kuin hienopiirteinen yhtenäisyys. Avainasemassa on tietoinen valinta komponenttiryhmän perusteella – ei automaattinen luovuttaminen.
Asetetaan luvut rinnakkain, sillä tässä vaiheessa tehdään todellinen valinta.
5 000 levyn erässä hinta on jossain 500–2 500 dollarin välillä. Merkittävä summa, mutta pieni verrattuna siihen, mikä seuraa.
Yksittäinen BGA-tinattu silta, joka jää huomioimatta tarkastuksessa, aiheuttaa lopputuotteen hukkaamisen. 14 %:n piirilevyn vioittumisaste – jolla aloitin tämän lyhyen artikkelin – aiheuttaa uudelleenvalmistukseen liittyviä työkustannuksia, vaihtokomponenttien kustannuksia, kiireellistä kuljetusta ja menetettyä tuotantokapasiteettia. Kyseisessä asiakastapauksessa HASL-pinnan valinnasta aiheutuneet säästöt olivat kyseisellä tilauksella noin 550 dollaria. Kustannukset olivat 19 000 dollaria. Suhteellinen ero ei parane määrän kasvaessa; se huononee pikemminkin, koska kenttävikojen ilmeneminen tapahtuu tuotteen toimituksen jälkeen.
Jos määrittelet Piirilevyn pinnan pinnoituksen ja suunnittelu sisältää pienenkokoisen BGA:n, kysy levyn valmistajalta yhden kysymyksen: mikä on tämän pinnoituksen pad-koplanarisuusmäärittely? Jos he eivät voi vastata numerolla tai jos vastaus sisältää ilmaisun "riippuu siitä, minne ilmalaipat osuvat", sinulla on jo vastauksesi.
Taso pinta ei ole BGA-levyllä ylimääräinen ominaisuus. Se on koko asian ydin.
Uutiset2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
EN
