אני עדיין זוכר בבירור את הלוח הראשון שהראה לי לפסול סוג מסוים של שכבת גלגלן. לקוח bGA עם פיצוץ עדין עיצוב — ASIC רשת עם פיצוץ של 0.5 מ"מ, שסובב טבעת של רכיבים פאסיביים בגודל 0402 — חזר מההתקנה SMT עם 14% מהלוחות שלא עמדו בדרישות החיבור. כל הכשלים התרחשו באותו מקום בדיוק: גשרי לחצנים בין פדים של BGA שהיו אמורים להיות במרחק של 0.3 מ"מ זה מזה. התמונות ברנטגן נראו כאילו מישהו שפך לחצנים על כל אזור ה־BGA.
התגובה הראשונה של יצרן הלוח הייתה להאשים את הסטנציל. אחר כך את משחת הלחצנים. ואז את תהליך הריפלו. בדקנו את כולם. הם היו מעולים.
אז מישהו לבסוף שאל את השאלה שאף אחד לא שאל בעת ההזמנה: מהי שכבת הגילוף ? הפתרון היה HASL -- לחץ אוויר חם לסידור. זול, מהיר, ופשוט לא נכון ללוח זה. הלקוח חסך 0.11 דולר ללוח על הסגירה. עלויות התיקון והפסד של ייצור זה עלו פחות מ־19,000 דולר.
כדי להבין למה HASL נכשל בלוחות עם פיצוץ דק, יש להבין את התהליך. לוח ריק טובע במיכל של סודר נוזלי — סודר ללא עופרת מסוג SAC305 ברוב היצרנים המודרניים — ולאחר מכן עובר דרך סדרת סכינים של אוויר חם שדוחפות את הסודר העודף מפני השטח. המטרה היא שכבה דקה ואחידה על כל פניית הנחושת הגלויות.
זה הרעיון. הפיזיקה אינן משתתפות באותה מידה.
עובי ה־HASL השכבה משתנה מאוד לאורך לוח אחד. בהתאם לגאומטריה של המגע, לכיוון הלוח ולאופן המדויק שבו זרמי האוויר פוגעים, עובי שכבה הלחיצה יכול להשתנות מ-1 מיקרון עד 40 מיקרון. חלק מהמגעים נהיים כמעט שטוחים. אחרים מקבלים צורה בולטת של כיפת לחיצה. זו אינה בעיה במפעל ייצור מתקדם – זהו מאפיין בסיסי של התהליך. כל לוח HASL בעולם כולל מאפיין זה.
בלוח גס עם מגעים בגודל 1 מ״מ ומרווחים רחבים, הפרש גובה של 20 מיקרון בין מגעים סמוכים הוא חסר משמעות. מסכת הלחיצה ממלאה את תפקידها, הרכיבים גדולים, וכל דבר עובד כראוי.
על שולחן bGA עם פיצוץ עדין ההשפעה, המספרים מספרים סיפור שונה. ל-BGA עם פיתח של 0.5 מ"מ יש פדים בגודל כ-0.25 מ"מ. ל-BGA עם פיתח של 0.4 מ"מ — שכיח מאוד במוצרים צרכניים ותעשייתיים — יש פדים בגודל קרוב ל-0.2 מ"מ. כעת נבצע את החישוב: גבעול לחם בקוטר 25–40 מיקרון על פד בקוטר 200 מיקרון מייצר סטייה של 12–20% בגובה הפד. לאורך מאות הפדים שמתחת ל-BGA בודד, נוצרת שטח דומה לסדרת הרים קטנה, ולא לאזור נחיתה שטוח.
כדורי הלחם של BGA אינם מתאימים להרים.
פני השטח הלא אחידים של HASL יוצרים שני סוגי חסרונות קלאסיים של BGA: חיבור לחם ו מעגלים פתוחים . הם נראים כמו הפכים, אך מקורם זהה — הכדורים אינם נוחתים במקום שבו התכנון הניח שהם ינחתו.
חיבורי לחם מתרחשים בקצוות . במקום שבו קשת ה-HASL גבוהה ביותר, שכבת הלחם מתפשטת צדדית מעבר לגבול הנקוב של הפד. במרווח של 0.3 מ"מ, זה מספיק כדי לצמצם במידה ניכרת את המרווח בין הפדים הסמוכים. כאשר כדור ה-BGA מתמסס וה פסטת רותם נמס, התערובת של לحام נוסף מסיום ה-HASL והצמצום במרווח יוצרת תנאים ליצירת גשרים. הלحام אינו צריך להיות מוסט בצורה חמורה – הוא פשוט צריך למצוא מסלול דרך פער שכבר הצטמצם בעקבות השכבה.
פסי מעגל נפתחים בקיצון ההפוך. הכדורים הלחוצים של אריזת BGA הם שטוחים זה לזה בתוך כמה מיקרונים כאשר הם יוצאים מהספק המתוכנן. גם הפדים של הלוח חייבים להיות שטוחים זה לזה – זהו כל הטעם במילה "אדמה" בתבנית האדמה. כאשר חלק מהפדים נמצאים בגובה של 30 מיקרון יותר מאשר השכנים שלהם, הכדורים העגולים של ה־BGA נוגעים בפדים הגבוהים ראשונים במהלך ההצבה וההלחמה. הפדים הנמוכים יותר עלולים להוביל ליצירת חיבור חלש, חיבור חלקי או בכלל ללא חיבור. אלו הן התקלות שעוברות בדיקה ויזואלית מהירה ולאחר מכן מתגלות כתקלות מחזוריות בבדיקה הפונקציונלית – או גרוע מכך, חודשים מאוחר יותר בשטח.
ישנה גם בעיה שלישית, שקטה יותר. הדפסה של פסטות רותם מניחה שטח שטוח. פתח הסטנציל מעוצב כדי להניח כמות מדויקת של משחה על כל פד. על קומת ה־HASL, המשחה מתפשטת באופן לא אחיד, דקה בחלק העליון וצוברת נפח בצדדים. גם לוחות שלא יוצרים גשרים עלולים להסתיים עם חיבורים לא אחידים. לחצים הנפחים לאורך ה-BGA — מה שמביא לביטול והגבלות על האמינות בשלבים הבאים.
אף אחד לא מפתח לוח וטוען "אני רוצה גשרי לחצנים, בבקשה." את HASL מגדירים בשלוש סיבות, וכל שלושתן קלות להבנה.
עלות hASL הוא הכיסוי המשטחי הזול ביותר בייצור, ובכמויות גדולות ההפרש ללוח אחד לעומת ENIG — ניקל כימי עם זהב טבול — צובר תאוצה. עבור לוח ללא רכיבים בעלי דקיקה רבה, חיסכון זה מוצדק. הבעיה היא כאשר אותו נימוק על המחיר מופעל על לוח שכולל BGA אחד בלבד. חלק אחד בעל דקיקה של 0.4 מ"מ מספיק לבטל את השימוש ב-HASL לכל הלוח, אך החלטת הקנייה לא תמיד מקשרת בין שני הדברים.
הכרות הסלב HASL קיים למעשה כבר שנים. מהנדסים וקבוצות רכש מבוגרים יותר השתמשו בו בכל לוח שיצרו בעבר, והוא מעולם לא גרם להם בעיות. מה שהם לא תמיד מודעים לו הוא שהעיצובים הישנים שלהם כללו חלקים במרווח של 0.8 מ"מ או 1.0 מ"מ. המרווח הרגיל בתעשייה הצטמצם באופן משמעותי בחמש השנים האחרונות, והסיום שפעל על הלוחות הישנים אינו מתאים למצב הנוכחי.
ברירות ברירת המחדל של המפעל זה הסעיף שמביא אותי להישבר הכי הרבה. מספר בלתי צפוי של יצרני לוחות מגדירים את HASL כברירת מחדל כאשר הלקוח לא מציין סוג סיום, מכיוון שזהו הקו הזול ביותר והמהיר ביותר שלהם. ההזמנה נשלחת, שדה סיום המשטח נשאר ריק, ו-HASL מופעל אוטומטית כברירת מחדל. אף אחד לא שואל אם הלוח כולל חלקים במרווח דק. הלקוח מגלה את הבעיה במהלך ההתקנה הראשונית.
ההנחיות כאן אינן מושכות מחלוקת — כל מסמך רשמי של מועצת המנהלים ומסמך תקינה משמעותי קובע את אותו הדבר. עבור הצבת BGA במרווחים צרים (מרווח של 0.5 מילימטר ומטה), ENIG זו הבחירה הסטנדרטית. שכבת הניקל (בדרך כלל בעובי 3–6 מיקרון) משוקעת באמצעות תגובה כימית שרשרת, כלומר היא מתאימה לצורת המגע אטום-אטום במקום להישפך על ידי זרימת אוויר חם. שכבה דקה של זהב עמיד (בעובי 0.05–0.1 מיקרון) מגינה על הניקל ומייצרת פני שטח שטוחות וראיות לחיבור לוחם. התוצאה: השיטוחיות של המגעים נמדדת במיקרונים ולא בעשרות מיקרונים.
OSP — חומר כימי טבעי ללחיצה — מהווה את האופציה השטוחה והזולה.フィילם האורגני דק רק 0.2–0.5 מיקרון ואינו משנה כלל את גובה המגעים. החסרונות הם אמיתיים: ל־OSP יש תקופת אחסון קצרה יותר (בדרך כלל 6–12 חודשים), הוא דורש טיפול זהיר, והפילם נשרף במהלך הלحام הראשון, מה שמגלה את הנחושת הגלוי.
ישנם מצבים שבהם HASL עדיין מהווה את שיחת הטלפון הנכונה: לוחות שמתמקדים בחלקים דרך-החורים, תכנונים עם פitches גסים, ומוצרים שבהם מספר רב של מחזורי ריפלו וזמן אחסון ארוך חשובים יותר מאשר מונוטוניות של תכונות עדינות. המפתח הוא לקבוע זאת בכוונה, על סמך הסט האמיתי של הרכיבים – ולא להסכים אוטומטית.
בואו נשים את המספרים זה לצד זה, כי כאן בדיוק מתבצעת הבחירה האמיתית.
בשנת 5,000 לוחות, זה נמצא אי שם בין 500$ ל-2,500$. סכום משמעותי, אך קטן בהשוואה למה שמגיע אחר כך.
גשר לحام בודד של BGA שמתפצל בבדיקה גורם להפסד של מוצר סופי. שיעור כשלים של 14% בלוחות — זה מה שהתחילה מאמר קצר זה — גורם להוצאות על תיקון ידנית, החלפת רכיבים, משלוח מהיר ותפוקת ייצור אבודה. במקרה של הלקוח הזה, החיסכון שבבחירת HASL היה בערך 550 דולר בהזמנה זו. ההוצאות הסתכמו ב-19,000 דולר. היחס לא משתפר עם עלייה בכמויות; הוא מתדרדר, משום שכשלים בשטח מתרחשים לאחר שמייצאים את המוצר.
אם אתה מציין ציפוי משטח PCB ולעיצוב יש BGA בריווח עדין, שאל את יצרן הלוח שאלה אחת: איך נראית דרישה הקומפלנריות של המגעים (pad coplanarity) עם ציפוי זה? אם הם אינם יכולים לענות במספר, או שהתשובה שלהם כוללת את הביטוי "זה תלוי באיפה הלהבים האוויריים פגעו", אז קיבלת את התשובה שלך.
המשטח השטוח אינו תוספת יוקרתית על לוח BGA. זהו המטרה עצמה.
חדשות חמות2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
EN
