Markkina Röntgenkuvaus kuva kertoi koko tarinan, mutta kukaan ei ollut aikonut tarkistaa sitä. Kuluttajan piirikortti – paksu moduuli, joka oli kehitetty 0,5 mm:n napavälillä toimivan BGA-komponentin ympärille – oli todella palannut reflow 9 %:n ensimmäisen läpimenon epäonnistumisprosentilla. Epätoimivat liitokset eivät olleet puuttuvia. Ne olivat ohuita. Röntgenkuvassa näkyi tinasulatteen liitokset, jotka näyttivät kuin ne olisivat laihonneet: osittain täyttyneitä, tinasulatteesta köyhiä ja joitakin selvästi rajatapauksia avoimista liitoksista.
Tarkastelimme tavallisia epäiltyjä. Sivellin oli tarkistettu – ok. juotospasta tilavuus oli määritellyn sisällä – ok. Uudelleenkuumennusprofiili vastasi tinasulatteen valmistajan suosituksia – ok.
Sitten insinööri käänsi kortin ja huomasi jotain alapinnalla. Suoraan BGA-alueen alla viat olivat täynnä tinasulatetta. Ei vähän. Täysin täynnä, kuin pieniä metalliputkia.
Suunnittelu oli sijoittanut viat suoraan napapadoihin – via-in-pad – menetelmä, jolla tiukkenevat BGA-johdotusratkaisut ovat mahdollisia – eikä kukaan ollut itse asiassa määritellyt sitä pistokkeen avulla. Uudelleenkuumennuksessa sulanut tinata on se, mitä sulanut tinata aina tekee, kun se löytää avoimen reiän: se virtaa sisään. Liitokset edellä kärsivät siitä.
Tässä on mekanismi yksinkertaistettuna perusmuotoonsa. Kun tinauspaste sulaa uudelleenkuumennusuunissa, se muuttuu nesteeksi. Nestemäinen tina kostuttaa kuparia – juuri tämä tekee tinaamisesta mahdollista. Avoin läpikuuluva reikä padin keskellä on kuparilla pinnoitettu putki, joka johtaa suoraan pohjaan. Sulanut tina ei tarvitse painetta. Kapillaarivoimat vetävät sen reiän putken sisään samalla tavalla kuin vesi nousee paperi-arkkuun.
Kiinnityspisteen läpi kulkevan tinan määrä ei ole merkityksetön. Harkitse yleistä asetelmaa: 0,25 mm:n reikä 0,4 mm:n välimatkan BGA-padissa. 0,25 mm:n reiän sisätilavuus 1,6 mm:n pohjalevyllä on noin 0,08 kuutiomillimetriä. Tavallinen siivellin kyseiseen pad:iin levittää noin 0,1–0,15 kuutiomillimetriä pastaa – ja pastassa on polttamisen jälkeen tilavuudeltaan vain noin puolet teräksestä. Toisin sanoen yksittäinen avoin reikä voi imeä suurimman osan tinasta, joka oli tarkoitettu liitoksen muodostamiseen. Joissakin tapauksissa koko tina.
Tämä on ongelman matemaattinen tausta. Kyse ei ole heikosta tuloksesta. Ei myöskään siitä, että saa usein hieman heikon liitoksen. Avoin reikä BGA-padissa voi imeä kaiken tina-aineen kyseiselle liitokselle, jättäen liitoksen joko avoimeksi tai niin tinaa puutteelliseksi, että se pettää kuukausien sisällä lämpövaihteluiden vaikutuksesta.
Kukaan ei suunnittele tarkoituksella avointa reikää piirilevyn padissa. Reikä-padissa -strategia on olemassa, koska se on ainoa tapa ohittaa pienien välimatkojen BGA-piirien pinnat. Kun välimatka on noin 0,5 mm tai pienempi, ei ole tilaa padien välissä koiranluun muotoisen reitin tekemiseen – yleinen vaihtoehto, jossa lyhyt johdin vedetään padista sivulle sijoitettuun reikään. Itse padin täytyy siis sisältää reikä, muuten piiriä ei voida valmistaa lainkaan.
Siksi menetelmä on laillinen ja erityisen välttämätön. Ihmiset hämmentyvät kuitenkin tavoitteesta: reikä padissa on hyväksyttävissä vain, jos se valmistetaan asianmukaisesti. Suunnittelutiedot määrittelevät reiän "läpikuultavaksi". Valmistusohjeissa on kuitenkin mainittava selvästi "täytä ja sulje tämä reikä" – ja jos näin ei tehdä, valmistaja tekee reiän yksinkertaisena metalloidulla läpikuulareiänä juuri niin kuin suunnittelussa on piirretty, ja levy toimitetaan useilla pienillä, juottamista vaativilla putkilla BGA:n alla.
Olen itse asiassa nähnyt tämän sarjan toistuvan kolme kertaa viimeisen kahden vuoden aikana. Kehittäjä sisällyttää via-in-pad -rakenteen tiukentuneen komponentin ulosvedossa. Mahtavat huomautukset käsittelevät kerroksellisuutta, tuotetta ja kuparin painoa – kaikkea muuta kuin läpivientikäsittelyä. Piirilevyn valmistaja lainaa ja valmistaa levyn kysymättä, koska heidän järjestelmänsä tulkitsi määrittelemättömän läpivien suoraan avoimeksi läpivientiksi. Ensimmäisessä asennustestissä ongelma havaitaan. Syyllisyyden jakaminen alkaa. Kukaan ei voita.
Tinaukseen liittyvien vikaantumismuotojen vaikutus ei rajoitu ohuihin liitoksiin. Niitä on neljä, ja ne kertyvät päällekkäin:
Tinaa puuttuu ja avoimet liitokset. Liitokset sisältävät vähemmän tinaa kuin niiden pitäisi. Pahimmassa tapauksessa BGA-pallo ei koskaan kastu lainkaan pinnalle, ja saadaan avoin liitos, joka ilmenee vasta toimintatestissä – tai vielä pahemmin käytössä.
Aukot. Vaikka liitos näyttäisi sopivalta, juottosulametin, joka ei siirtynyt oikein läpi reiän, jättää usein tyhjiä tiloja perässään. Tyhjät tilat BGA-liitoksissa lisäävät sähköistä vastusta ja muodostavat jännityskeskittymiä. Lämpötilan vaihtelun aikana ne laajenevat. Virheellinen liitos läpäisee tehtaalla tehdyn röntgenkuvauksen, mutta epäonnistuu 14. kuukaudella.
Kaasun vapautuminen. Yhdistämättömät läpi-reiät voivat jäkäistä pohjassa olevaa liuotinjäämää, kosteutta ja käsittelyaineita. Juottotilanteessa tämä saastuminen haihtuu ja painaa kuplia ylöspäin sulan juottosulametin läpi. Pahimmassa tapauksessa se aiheuttaa juottosulametin roiskumisen läpi-reiästä vierekkäisille liitosalueille – virhe, joka voi aiheuttaa oikosulun kahden toisiinsa liittymättömän piirin välillä ja luoda vian, jonka jäljittäminen on erityisen vaikeaa.
Juottopallukat. Juottosulametin, joka tulee avaamattomasta läpi-reiästä toiselta puolelta, voi muodostaa löysän pallukoiden kerroksen levyn alapuolelle. Löysät johtavat epäpuhtaudet suljetussa koteloissa ovat säännöllisesti toistuva oikosulku odottamassa hetkeään.
Näistä epäonnistuvista asetuksista jokainen voidaan välttää. Jokainen niistä on tällä hetkellä näkymätön, kun se kehitetään – vahinko syntyy läpiviennin putken sisällä 30 sekunnin aikana uudelleenmuovauksessa.
Onneksi: tällä ongelmaa on olemassa hyvin määritelty ja standardoitu ratkaisu. Ongelma: sitä on määriteltävä erikseen, koska se aiheuttaa kustannuksia ja se ei tapahdu automaattisesti.
Läpivientiyhteys on vähimmäisvaatimus – läpivientiputken täyttäminen materiaalilla, jotta juottomassaa ei pääse siihen. Käytettäessä via-in-Pad sovelluksissa yleinen käytäntö on läpivientitäyttö ja kantapinnoitus : läpivienti täytetään johtavalla tai ei-johtavalla hartseilla, harts kovettuu ja tasataan tasaiseksi, jonka jälkeen kuparikansi pinnoitetaan sen päälle. Tuloksena on liitoslevyn pinta, joka on täysin vastaava kuin liitoslevy ilman läpivientiä. Juottomassa sijaitsee kiinteällä kuparilla täsmälleen niin kuin ruutupohjan suunnittelu tarkoitti.
Ala jakaa turvallisuuden perusteella IPC-4761 , joka määrittelee seitsemän erilaista turvallisuuskäyttöä, alkaen yksinkertaisesta tentingistä (peittämisestä) aina täytettyihin ja suljettuihin rakenteisiin. Via-in-pad -sovelluksissa merkityksellisiä ovat täytetyt tyypit – tyyppi IV (täytetty ja peitetty) ja tyyppi VII (täytetty ja suljettu lisämaskilla). Alla on ero, joka usein aiheuttaa sekaannusta: tenting – jossa reikä peitetään vain liitospastalla molemmin puolin – EI SOVELLU via-in-pad -käyttöön. Tenting estää liitospastan pääsemästä reikään pinnalla, mutta liitospasta voi halkeilla lämpöstressin vaikutuksesta, eikä se estä kaasun poistumista tai pohjassa olevaa saastumista. Tentingia käytetään viakoissa, jotka sijaitsevat liitospaikkojen välissä, ei niissä.
kaksi lisätietoa, jotka ovat tärkeitä tuotannossa:
Ensinnäkin täyttötuotteen valinta. Johtava materiaalitäytteet (yleensä kuparilla täytetty epoksi) valitaan silloin, kun via kuljettaa virtaa – ne säilyttävät sähköisen reitin liitospaikan kautta. Ei-sähköjohtava harja on hyväksyttävissä, jos läpiviivaus vaatii vain mekaanista sulkemista. Tämä vaihtoehto vaikuttaa kustannuksiin ja sähköisiin ominaisuuksiin, ja se tulisi tehdä tyylitestin yhteydessä, ei valmistusvaiheessa.
Toiseksi täytön laatu. Osittain täytetty läpiviivaus on yhtä huono kuin avoin – jos materiaali pysähtyy puolivälissä putken pituutta, padin alapuolelle jää edelleen tilaa, johon voi kertyä epäpuhtauksia ja jotka voivat kaasuttua uudelleen sulattamisen aikana. IPC:n suositukset vaativat, että BGA-alueen täytössä ei ole käytännössä mitään tyhjiöitä, ja ammattimainen valmistaja leikkaa varmasti näytteen jokaisesta tuotantopanelista tarkistusta varten. Jos toimittajasi ei voi näyttää sinulle tätä leikkausdataa, kysy miksi.
Jos signaalin siirto sallii sen, selkein ratkaisu on välttää läpiviivaukset padin sisällä kokonaan. Koiranluuroutaus – lyhyt jälki liitoslevylle liitettävän komponentin läheisyyteen – on klassinen vaihtoehto, ja se poistaa ongelman juurestaan. Kompromissi on tila: koiranluun muotoinen piirilevyn alue on suurempi, ja alle 0,4 mm:n välimatkan tapauksessa se yleensä ei mahdu. Siksi via-in-pad -ratkaisu on olemassa jo alun perinkin.
On myös mahdollista käyttää via-in-pad -ratkaisua vain siellä, missä se tarvitaan . Piirilevy voi ohjata useimmat johdotuslinjansa koiranluun muotoisilla ratkaisuilla ja käyttää via-in-pad -ratkaisua BGA-pinnien rivien kohdalla, joille ei ole muuta vaihtoehtoa. Tämä hybridimenetelmä vähentää täytettävien viakojen määrää – mikä on juuri se kohta, jossa valmistuskustannukset sijaitsevat – vaivatta vaarantaa johdotettavuutta.
Tämän koko ongelma-alueen ratkaisu palautuu yhteen lauseeseen valmistusohjeissa: täytä ja sulje kaikki osien liitoslevyihin tehtävät viakot IPC-4761 -standardin tyypin IV/VII mukaisesti, ja varmista ilmavapaa täyttö poikkileikkaustutkimuksella.
Se lause ei maksa käytännössä mitään kirjoittaa. Se säästää uudelleentyön, hukkaan menevän materiaalin, alueelliset virheet ja riidat siitä, kenen vika niistä on.
Tässä on tarkastus, jonka voit suorittaa seuraavalla piirilevylläsi ennen kuin se lähtee valmistukseen: avaa suunnittelutiedot, laske ne läpiviennit, jotka koskettavat tai sijaitsevat juottopadojen sisällä, ja kysy, mikä estää sulanutta juotetta liikkumasta niihin sisään. Jos vastaus on "ei mikään", olet löytänyt ongelman ennen kuin se maksaa sinulle koko tuotantokerran. Se on tämän alan halvin korjaus – ja se on saatavilla jokaiselle, joka käyttää kolmekymmentä sekuntia tarkasteluun.
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
