EN
ĀTRAS SAITES
The Rontgens attēls stāstīja visu stāstu, tomēr neviens negribēja to pārskatīt. Patērētāja dēlis — biezs modulis, kas izstrādāts ap 0,5 mm soli BGA — patiesībā bija atgriezies no pārkarsēšanas procesa ar 9 % pirmās pārbaudes kļūmes likmi. Nepareizi darbojošās savienojuma vietas nebija trūkstošas. Tās bija plānas. Rentgena attēlos redzamie lodēšanas savienojumi izskatījās tā, it kā būtu ievērojuši diētu: daļēji aizpildīti, trūkst lodēšanas materiāla, un daži skaidri bija robežvērtības robežās.
Mēs pārbaudījām parastās iespējamās cēlonis. Siltumizolācijas šablons bija pareizs — labi. solder paste lodēšanas pastas daudzums atbilda specifikācijai — labi. Pārkarsēšanas režīms atbilda pastas ražotāja ieteikumiem — labi.
Tad inženieris pagrieza dēli un ievēroja kaut ko apakšējā pusē. Tieši zem BGA apgabala caurumi bija pilni ar lodēšanas materiālu. Ne nedaudz. Pilnīgi piepildīti, kā mazas metāla salmi.
Projektētājs bija izvietojis caurumus tieši uz kontaktlaukumiem — caurumuģis, formāts, kas padara blīvu BGA novirzīšanu iespējamu — un neviens patiesībā nebija definējis caurumu aizveršanu. Pārkarsēšanas laikā kausētās lodēšanas masas rīkojās tā, kā vienmēr rīkojas kausētās lodēšanas masas, nonākot atklātā caurumā: tās iestrāvājās iekšā. Savienojumi priekšā tika par to samaksāti.
Šeit ir mehānisms, reducēts līdz pamatprincipiem. Kad lodēšanas pasta kausējas pārkarsēšanas krāsnī, tā kļūst šķidra. Šķidrā lodēšanas masa mitrina varu — tieši tas vispār padara lodēšanu iespējamu. Atklāts caurums uz kontaktlaukuma vidus ir vara apklāts caurules veida kanāls, kas veda tieši lejup caur dēli. Kausētā lodēšanas masa nepieciešas spiest. Kapilārās spēkas vilka to iekšā caurules dobumā, tāpat kā ūdens cēlas augšup papīra dvieļa.
Skaits lūdzu, ko caurume klāt var iegūt, nav nenozīmīgs. Iedomājieties tipisku izvietojumu: 0,25 mm caurums 0,4 mm solī BGA papildinājumā. 0,25 mm caurums ar 1,6 mm plāksni ir iekšējais tilpums aptuveni 0,08 kubikmilimetri. Parastais šablonis šim papildinājumam nogulda starp 0,1 un 0,15 kubikmilimetriem pastas — un pēc termiskās apstrādes pasta ir tikai aptuveni puse no tās tilpuma dzelzs. Citiem vārdiem sakot, viens atvērts caurums var uzsūkt gandrīz visu lodēšanas materiālu, kas bija paredzēts savienojuma veidošanai. Dažos gadījumos pat visu.
Šī ir matemātika, kas stāv aiz šīs problēmas. Tas nav zems rezultāts. Tas nav "bieži jūs iegūstat nedaudz vāju savienojumu." Neaizsprostots caurums BGA papildinājumā var uzņemt visu lodēšanas materiālu, kas paredzēts šim lokam, atstājot savienojumu vai nu atvērtu, vai tik ļoti trūkstošu, ka tas pēc dažu mēnešu siltuma ciklēšanas sabrūk.
Neviens neuztver atvērtu caurumu (via) uz kontaktlaukuma (pad) apzināti. Caurumu-uz-kontaktlaukuma (via-in-pad) stratēģija pastāv tāpēc, ka tā ir vienīgā iespēja izvadīt kontaktus no mazas attāluma BGA korpusa. Ja attālums starp kontaktiem ir aptuveni 0,5 mm vai mazāks, starp kontaktlaukumiem nav vietas «suns-kaula» (dog-bone) maršrutēšanai — parastajai metodei, kad no kontaktlaukuma tiek novilkta īsa vadītāja līnija līdz blakus esošam caurumam. Pašam kontaktlaukumam jāsatur caurums, citādi shēma vispār nevar tikt izgatavota.
Tātad šī metode ir likumīga un ļoti nepieciešama. To, kas cilvēkiem rada grūtības, ir prasība: caurums uz kontaktlaukuma ir pieļaujams tikai tad, ja tas ir pareizi apstrādāts. Projektēšanas datu aprakstā ir norādīts «cauri zemāk». Ražošanas specifikācijās jānorāda «aizpildīt un noslēgt šo caurumu» — un, ja tā nav norādīts, ražotājs izgatavo caurumu kā vienkāršu plākšņveida caurumu (plated-through hole), tieši tā, kā tas ir uzzīmēts, un dēlis tiek piegādāts ar daudziem maziem, piedzīvojumiem pildītiem caurumiem zem BGA.
Es patiesībā esmu redzējis šo sēriju notiekošu trīs reizes pēdējās divās gadās. Izstrādātājs iekļauj caurumu padā, lai izvietotu blīvu ierīci. Brīnišķīgajos piezīmēs apspriesti slāņojums, produkts, vara biezums — viss cits, izņemot cauruma apstrādi. Drukas plates ražotājs piedāvā un izgatavo to, nepajautājis, jo viņu sistēma nespecificētu caurumu uzskata par atvērtu caurumu. Pirmajā montāžas palaišanā problēma tiek atklāta. Sākas vainas meklēšanas spēle. Neviens neuzvar.
Lodēšanas kapilārās vilkšanas izraisītās atteices nav ierobežotas tikai ar plānām savienojumu vietām. Tās ir četras, un tās kumulējas:
Lodēšanas trūkums un atvērti savienojumi. Savienojumu veidi, kuros ir mazāk lodēšanas materiāla, nekā nepieciešams. Visgrūtākajos gadījumos BGA lode vispār neiekļūst kontaktā ar padu, un rodas atvērts savienojums, kas parādās tikai funkcionālās pārbaudes laikā — vai pat vēl sliktāk — ekspluatācijas laikā.
Spraugas. Pat arī, ja savienojums izskatās piemērots, lodējuma daļa, kas nepareizi iekļuvusi caurumu, bieži atstāj tukšumus. Tukšumi BGA savienojumos paaugstina elektrisko pretestību un veido sprieguma koncentrācijas punktus. Termiskās ciklēšanas laikā tie paplašinās. Neapstiprināts savienojums var iziet rūpnīcas rentgena pārbaudi, bet jau 14. mēnesī nesasniedz prasības.
Gāzu izdalīšanās. Neuzsavilkti caurumi var noturēt lūzuma paliekas, mitrumu un apstrādes ķīmiskās vielas cauruma dobumā. Pārlodēšanas laikā šī piesārņojuma tvaiki izplūst un rada burbuļus caur kausēto lodējumu. Visnepatīkamākajos gadījumos tas izraisa lodējuma izšļakstīšanos no cauruma uz blakusesošajām kontaktplaknēm — defekts, kas var izraisīt īssavienojumu starp divām neatkarīgām shēmām un radīt kļūdu, kuru ir ļoti grūti noteikt.
Lodējuma bumbiņas. No neuzsavilktā cauruma otrajā pusē iznākošais lodējums var veidot brīvas lodējuma bumbiņas zem dēļa. Brīvas vadītspējīgas daļiņas iekšpusē korpusa ir periodisks īssavienojums, kas gaida tikai izdevīgu brīdi.
Katrs no šiem neveiksmīgajiem iestatījumiem ir izvairāms. Katrs no tiem pašlaik nav redzams, kad tas tiek izstrādāts — kaitējums notiek cauruma korpusā 30 sekunžu laikā reflova krāsnī.
Veiksmīgi: šai problēmai ir labi definēts un standarta risinājums. Problema: to jānorāda, jo tas rada papildu izmaksas un tas nenotiks automātiski.
Caurspieduma savienošana ir minimālais prasījums — caurspieduma korpusa aizpildīšana ar materiālu, lai solderis tajā neiekļūtu. Priekš vads caur kontaktlaukumu lietojumiem parastā prakse ir caurspieduma aizpildīšana un vāka pārklāšana ar varu : caurspiedums ir pilns ar vadītspējīgu vai nevadītspējīgu sveķu masu, sveķi tiek sacietēti un izlīdzināti līdz vienmērīgam virsmas līmenim, pēc tam virsū tiek uzklāts vara vāks. Rezultātā iegūst pieslēguma virsmu, kas ir identiska pieslēgumam bez caurspieduma. Soldera pasta atrodas uz cietas vara virsmas tieši tā, kā to paredzējis šablonu dizains.
Nozare klasificē to drošības ziņā saskaņā ar IPC-4761 , kas norāda septiņus drošības izmantošanas veidus — no vienkāršas pārklāšanas līdz pilnīgi aizpildītiem un noslēgtiem konstrukcijas elementiem. Caurlaiduma caur kontaktu (via-in-pad) gadījumā attiecīgie ir aizpildītie veidi — IV veids (pilnīgi aizpildīts un pārklāts) un VII veids (pilnīgi aizpildīts un noslēgts ar papildu masku). Zemāk redzamā atšķirība bieži radīt neskaidrības: pārklāšana — kur vienīgi abās pusēs kontaktu pārklāj lodēšanas maska — NAV piemērota caurlaiduma caur kontaktu izmantošanai. Pārklāšana novērš lodēšanas materiāla iekļūšanu caurumā virsmā, taču termiskās slodzes ietekmē maska var plaisāt, turklāt tā neko nedara pret gāzu izdalīšanos vai kontamināciju, kas iesprostota cauruma dobumā. Pārklāšana paredzēta caurlaidumiem starp kontaktiem, nevis caur tiem.
vēl divi ražošanā svarīgi faktori:
Pirmkārt, aizpildīšanas produkta izvēle. Konduktīvs materiāla aizpildīšana (parasti vara epoksīda maisījums) tiek izvēlēta tad, ja caurlaidums nodrošina strāvas pārvadāšanu — tā saglabā elektrisko ķēdi caur kontaktu. Nevadīgs smēre ir pieļaujama, ja caurumu vajadzība ir tikai mehāniski aizvērt. Šī iespēja ietekmē izmaksas un elektrisko veiktspēju, un lēmumu par to jāpieņem stilā, kas atbilst pieredzes apliecinājumam, nevis jāatklāj ražošanas vietā.
Otrkārt, aizpildes kvalitāte. Daļēji aizpildīts caurums ir tikpat slikts kā atvērts — ja materiāls apstājas pusceļā pa cauruma cilindru, zem kontaktlaukuma joprojām paliek telpa, kurā var uzkrāties piesārņojums un notikt izgāzīšanās (outgassing) reflova laikā. IPC ieteikumi prasa, lai BGA reģionā aizpilde būtu praktiski bez tukšumu, un kompetenta ražotne noteikti pārbaudīs katras ražošanas panela parauga šķērsgriezumu, lai to pierādītu. Ja jūsu piegādātājs nevar jums parādīt šos šķērsgriezumu datus, pajautājiet, kāpēc.
Ja signāla pārraide to ļauj, vistīrākais risinājums ir pilnībā izvairīties no caurumiem kontaktlaukumā. Suvēna maršrutēšana — īss pavediens no kontaktlaukuma līdz caurumei, kas novietota tuvu tam — ir klasiskā iespēja, un tā novērš problēmu tās avotā. Tomēr par to jāmaksā ar vietu: „suņa kaula“ izmērs ir lielāks, un zem 0,4 mm soli tas parasti neiekļaujas. Tāpēc caurumes kontaktlaukumos (via-in-pad) vispār pastāv.
Ir arī iespēja izmantot caurumes kontaktlaukumos tikai tur, kur tas nepieciešams . Platē var izvietot lielāko daļu savienojumu ar „suņa kaula“ pavedieniem un izmantot caurumes kontaktlaukumos tikai BGA kontaktpunktu rindām, kur citādi nevar iztikt. Šī hibrīdmetode samazina caurumu skaitu, kas jāaizpilda — un tieši šeit koncentrējas ražošanas izmaksas —, nezaudējot maršrutējamību.
Visas šīs problēmas risinājums reducējas līdz vienai rindiņai ražošanas norādījumos: aizpildīt un noslēgt visas caurumes kontaktlaukumos saskaņā ar IPC-4761 IV/VII tipu, un aizpildījuma bez dobumiem apstiprināt ar šķērsgriezumu.
Šī teikuma uzrakstīšana jums praktiski neko nenomaksā. Tas saglabā pārstrādi, atkritumus, platību trūkumus un strīdus par to, kura puse ir vainīga.
Šeit ir pārbaude, ko varat veikt pirms nākamās plates tiek nosūtīta ražošanā: atveriet savus dizaina datus, saskaitiet caurumiņus, kas pieskaras vai iet iekšā lodēšanas kontaktlaukumiem, un jautājiet, kas novērsīs šķidro lodējumu no iekļūšanas tajos. Ja atbilde ir „nekas“, tad jūs esat atraduši problēmu pirms tā izmaksā ražošanas ciklu. Tas ir lētākais remonts šajā nozarē — un to var veikt katrs, kurš veltī 30 sekundes, lai uzmetu skatienu.
Karstās ziņas2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
