Af hverju veldur HASL stöðugt skorti á BGA-kortum með fínri gáttarstærð?

Af hverju veldur HASL stöðugt skorti á BGA-kortum með fínri gáttarstærð?

Eðlilegur einformni vandamálið sem enginn metti inn í verðlag

Ég man samt fyrstu plötuna sem sýndi mér að ég myndi ekki líka yfirborðsúrþrenginguna. Viðskiptavinarins fín-pitch BGA skipulag – ASIC netkerfis með 0,5 mm millibili umkringt hring af 0402 passíum – kom til baka frá SMT-setningu með 14% af pöntunum sem mistókust tengingu. Allar mistökunir voru á sama stað: veiflur af sníði milli BGA-sníða sem áttu að vera 0,3 mm á milli. Röntgenmyndirnar lítur út eins og einhver hefði hellt sníði yfir alla BGA-svæðið.

Upprunalegi instinktur framleiðandans var að klandra stensilinn. Síðan sníðipastuna. Síðan endurhitunarreikninginn. Við skoðuðum allt þetta. Það var allt í lagi.

Síðan spurði einhver loksins spurninguna sem enginn hafði spurð áður en pantað var: hvað er yfirborðsúrþrengingin ? Lausnin var HASL – leysing með heitum lofti. Lág kostnaður, hröð og alveg rangt fyrir þessa plötu. Viðskiptavinurinn hafði sparað $0,11 á hverri plötu á yfirborðinu. Endurgerðar- og úrgangs kostnaður fyrir þessa framleiðsluvarpi náðu einfaldlega ekki 19.000 Bandaríkjadala.

Hvað HASL gerir í raun við yfirborð plötusnits

Til að skilja af hverju HASL virkar ekki á plötum með fínar sniðmörk þarf að skilja ferlið. Óbeinuð plöta er doppað í kúlu af líquíðu lóði – óblygðu SAC305 í mörgum nútíma framleiðslustöðvum – og síðan dregin í gegnum röð af háþrýstislofthnífum sem blása ofmikið lóðið af yfirborðinu. Markmiðið er þunn jöfn lag yfir hverju opnu koparplötusniði.

Það er hugmyndin. Eðlisfræðilegar aðstæður eru minna samráðsvænir.

Þykkt HASL breytist mjög mikið á einum og sama borði. Eftir pad-geometríu, stöðu borðsins og nákvæmlega hvernig loftblöðurnar hitta, getur þykktarskikja lóðsins verið á bilinu milli 1 mikrónu og 40 mikróna. Sumar padar enda næstum jafnvel. Aðrar enda með sýnilegan lóðdóm. Þetta er ekki vandamál í nákvæmri framleiðsluauðlind – þetta er grunn eiginleiki ferlisins. Allar HASL-plötur á heimsvísu hafa þetta.

Á óhreinu borði með 1 mm padum og víðri millibili er 20 mikróna hæðarmunur á milli samliggjandi pada óþýðingarlaus. Lóðmaskan gerir verkið sitt, hlutirnir eru stórir og allt virkar.

Á fín-pitch BGA áhrifin, tölurnar segja ýmsa sögur. BGA með 0,5 mm bil á milli kúlur hefur kúlur um 0,25 mm í stærð. BGA með 0,4 mm bil á milli kúlur – sem er mjög algeng í neytendavörum og iðnaðarvörum – hefur kúlur sem eru nálægt 0,2 mm í stærð. Nú skulum við reikna: 25–40 mikróna löðusvæði á 200 mikróna kúlu gefur 12–20 prósentu breytingu á hæð kúlunnar. Þegar þetta er endurtekið yfir hundraðin kúlur undir einni BGA fæst yfirborð sem líkist litlum fjallgarði frekar en jafnu landgöngusvæði.

BGA löðukúlur eru ekki ánægðar með hæðum. Þær þurfa jafnt yfirborð.

Tveir mistökstilfelli, einn rótarsakligur þáttur

Ójafnt HASL-yfirborð veldur tveimur hefðbundnum BGA-vandamálum: löðusamband og opin áætlun þeir lítast út fyrir að vera gagnstæðir, en þeir deila sama uppruna – kúlurnar lendast ekki þar sem hönnunin gerði ráð fyrir að þær myndu.

Löðubrúun áskrifur við endapunkta þar sem HASL-dómi er hæstur, lengist lodðlagið hliðrænt framhjá venjulegum mörkum pöddunnar. Á 0,3 mm bil er það nógu til að minnka bilin á milli umliggjandi pöddur markvörðullega. Þegar BGA-kúlan brýtur saman og loddrýjandi lodðin brýtur saman, er blanda af aukalodði frá HASL-yfirborðinu og minni bilunum rétthlutfallslega fyrir brúun. Lodðin þarf ekki að vera mjög órétt stillt – það er nóg að hún finni leið yfir bil sem hefur þegar verið minnkað af yfirborðinu.

Opnun á rásum gerist við önnur endapunktana. Sóðkúlur BGA-pakka eru samplánar innan nokkurra mikróna þegar þær fara úr framleiðandastöðinni. Það er nauðsynlegt að pöddurnar á borðinu séu líka samplánar – það er í raun einungis tilgangurinn með orðinu „land“ í hugtakinu „land pattern“. Þegar sumar pöddur eru 30 mikrónum hærrar en næstu pöddur, snerta BGA-kúlurnar hærru pöddurnar fyrst við setningu og sóðun. Lágri pöddur geta leitt til veikrar tengingar, hluta tengingar eða enginnar tengingar í heild. Þetta eru villa sem ganga á gegn fljóta sjónprófun og birtast síðan sem tímabundnar villur við virkniaprófun – eða verra, mánuðum síðar í notkun.

Það er einnig þriðja, hljóðlausa vandamál. Lotna prentun gengur út frá jafn flatarmáli. Stensilopnunin er hönnuð til að setja nákvæmlega ákveðna magn af sóðpaste á hverja paddu. Á HASL-hnöppu dreifist paste-ur ójafnt, verður þunnari efst og safnast saman við hliðarnar. Jafnvel borð sem ekki mynda brúu geta endað með ójöfnu sóðtengingum hlutföll í öllum BGA-sviđunum... sem kemur fram sem ógildi og heilbrigđismál.

Af hverju er HASL enn á BGA spjaldi?

Enginn þróar borð og segist vilja fá smá ljúfbrú. HASL fær skilgreint fyrir þrjá þætti, og allir þrír eru auðvelt að skilja.

Kostnaður ég er ađ fara. HASL er hagkvæmasta yfirborðslagning í framleiðslu og í magni er delta á plötu miðað við ENIG -Eljósníkill í uppflettingu gull - byggist upp. Fyrir bretti án þéttra hluta er það virðismikið. Vandamálið er þegar sama verð rökstuðningur er settur á spjald sem inniheldur einn BGA. Einn 0,4 mm hámark hluti er nóg til að gera HASL ógildandi fyrir hwole borð, en kaup ákvörðun gerir ekki alltaf að tengsl.

Þekkt . HASL hefur í raun verið til fyrir ár. Eldri verkfræðingar og innkaupahópar hafa notað það á hverjum borði sem þeir hafa nokkurn tíma búið, og það hefur aldrei valdið þeim vandræðum. Það sem þeir eru ekki alltaf meðvitað um er að eldri gerðir þeirra höfðu hlutaprósentur af 0,8 mm eða 1,0 mm. Meðalhlutaprósentan í iðnaðinum hefur minnkað miklu síðustu 5 ár, og yfirborðsútgáfan sem virkaði með eldri borðunum fer ekki yfir.

Gagnvirkt sjálfgefið . Þetta er það sem reiðir mig mest. Óvænt fjöldi borða er sjálfgefið stillt á HASL þegar viðskiptavinur tilgreinir ekki yfirborðsútgáfu, vegna þess að það er ódýrasta og hraðasta framleiðslulínan þeirra. Pöntunin fer inn, reiturinn fyrir yfirborðsútgáfu er eftir ófylltur, og HASL er notað sjálfgefið. Enginn spyr hvort borðið innihaldi hluti með smáhlutaprósentu. Viðskiptavinurinn uppgötvar vandamálið við fyrstu uppsetninguna.

Hvað markaðurinn raunverulega bendir á

Ákvörðunin hér er ekki umdeild – allar mikilvægar borðaheimastöðvar og staðlafræðilegar skýrslur segja sömu hlutina. Fyrir uppsetningu á fínum BGA-gjálfburði (0,5 mm gjálfburður og minni), ENIG er þetta venjulegt val. Nikkel-lag (venjulega 3–6 mikrónur) er sett á með keðjuregnsku, sem þýðir að það passar sig að stöðu-geometríunni frá atóm til atóms í stað þess að vera blásin á með heitum lofti. Þunn gull-sprengja (0,05–0,1 mikrónur) verndar nikkel-lagið og býður upp á jafna, lóðraðan yfirborðsflatarmál. Niðurstaðan er: jafnheitni stöðu mæld í mikrónum í stað tugs af mikrónum.

OSP – náttúruleg lóðraðan efni – er jafnflöt, lággjalds leiðin. Organíska filmuna er aðeins 0,2–0,5 mikrónur þykk og hún breytir ekki stöðuhæð yfirhöfuð.

Það eru aðstæður þar sem HASL er samt rétt símtal: gegnum-hol-áhrifin ökutöflur, gróf-pitch hönnun og vörur þar sem margar reflow-ferðir og langt geymslutími eru mikilvægri en nákvæmmyndun á litlum eiginleikum. Lykillinn er að velja þetta með yfirferð, byggt á raunverulegu hlutasetti – ekki að gefa upp sjálfgefið.

Kostnaðarreikningurinn sem enginn vill framkvæma

Látum tölurnar vera hlið við hlið, því þetta er staðurinn þar sem valið er í raun gerð.

Á 5.000 töflum er það á bilinu milli $500 og $2.500. Merkileg tala, en lítil miðað við það sem kemur á eftir.

Einn BGA-vegur sem sleppur skoðun kostar endanlega vörufyrirbæri. 14% mistök á pöntunum – það sem ég byrjaði þessa stuttu grein með – kosta endurgerðarvinnu, viðskiptavörur, hröð sendingu og misnotuð framleiðsluefni. Í því tilviki viðskiptavinarins voru sparnaðurinn vegna valds á HASL um það bil 550 Bandaríkjadala á þeirri pöntun. Kostnaðurinn var 19.000 Bandaríkjadala. Hlutfallið batnar ekki með magni; það verður verri, því að villa í notkun komast upp eftir að vörurnar hafa verið sendar.

Ef þú ert að tilgreina Yfirborðsbeþekkingu fyrir prentplötu og hönnunin inniheldur BGA með smá millibili, spyrðu framleiðandann eitt spurninguna: hvað lítur jafnhæðarspecifikationin á pöddunum út fyrir þessa yfirborðsbeþekkingu? Ef hann getur ekki svarað með tölu, eða ef svarið inniheldur „það er háð því hvar loftblöðurnar hitta“, þá hefurðu svarið þitt.

Jafnt yfirborð er ekki aukafrágildi á BGA-prentplötu. Það er allur hluturinn.