EN
RÝCHLE ODKAZY
Trh RENTGÉN obrázok vypovedal celý príbeh, avšak nikto sa ho nezamyslel. Doska zákazníka – hrubý modul vyvinutý okolo BGA s rozostupom 0,5 mm – sa skutočne vrátila späť z reflow s 9-percentnou mierou porúch pri prvej kontrolke. Porušené spoje neboli chýbajúce. Boli tenké. Rentgenový snímok ukázal pájkové spoje, ktoré vyzerali, akoby si sadli na dietu: čiastočne vyplnené, chudobné na pájke, niektoré z nich boli jasne na hranici otvorených spojov.
Prešli sme bežné možnosti. Šablóna bola v poriadku – v poriadku. spájkovacia pasta objem bol v rámci špecifikácie – v poriadku. Teplotný profil reflu sa zhodoval s odporúčaním výrobcu pájkovej pasty – v poriadku.
Potom inžinier otočil dosku a všimol si niečo na jej spodnej strane. Priamo pod oblasťou BGA boli vývody (vias) plné pájky. Nie len trochu. Úplne plné, ako malé kovové slámky.
Návrh umiestnil vývody (vias) priamo do pájkových plôšok -- cez otvor v plošnom spoji (via-in-pad), metóda formátovania, ktorá umožňuje husté usporiadanie BGA – a nikto ju v skutočnosti nedefinoval prostredníctvom záplnových otvorov. Počas reflu, roztavená spájka urobila to, čo roztavená spájka vždy robí, keď nájde otvorený otvor: vtekla doň. Spojy sa preto poškodili.
Tu je mechanizmus zjednodušený na základné princípy. Keď sa pájková pasta topí v peci na reflu, stáva sa kvapalnou. Kvapalná spájka zmáča meď – práve to umožňuje spájkovanie vôbec. Otvorený priechod v strede plošného spoja je medeným potrubím smerujúcim priamo nadol do dosky. Kvapalná spájka nepotrebuje byť tlačená. Kapilárna sila ju ťahá dovnútra steny priechodu, rovnako ako voda stúpa hore papierovým utierkou.
Množstvo spájkovej pasty, ktorú cez otvor prenikne, nie je nepodstatné. Predstavte si bežné usporiadanie: otvor s priemerom 0,25 mm v BGA-ploške s rozostupom 0,4 mm. Otvor s priemerom 0,25 mm na doske s hrúbkou 1,6 mm má vnútorný objem približne 0,08 kubického milimetra. Bežná šablóna pre túto plošku nanáša približne 0,1 až 0,15 kubického milimetra pasty – a po odparení prchavých zložiek tvorí kov približne polovicu objemu pasty. Inými slovami, jeden nezatkaný otvor môže absorbovať takmer celé množstvo spájkovej pasty určenej na vytvorenie spoja. V niektorých prípadoch dokonca celé množstvo.
Toto je matematika stojaca za týmto problémom. Nie je to nízky výsledok. Nie je to situácia typu „často sa vytvorí mierne slabší spoj“. Nezatkaný otvor v BGA-ploške môže absorbovať celé množstvo spájkovej pasty určené pre daný spoj, čím vznikne spoj buď úplne prerušený, alebo tak silne podspájkovaný, že po niekoľkoch mesiacoch zlyhá pri tepelnom cyklovaní.
Nikto úmyselne nekreslí otvorený vodič v plošnom spoji. Stratégia vodiča v plošnom spoji existuje, pretože je to jediná možnosť, ako odviesť vývody jemnopichového BGA. Pri vzdialenostiach vývodov približne pod 0,5 mm nie je medzi plošnými spojmi dostatok miesta na tradičné vedenie vodičov typu „pesí kosť“ – teda krátkeho vodiča od plošného spoja k vodiču umiestnenému po strane. Samotný plošný spoj musí obsahovať vodič, inak sa návrh vôbec nedá realizovať.
Táto technika je teda oprávnená a veľmi dôležitá. Ľudí zaráža hlavne cieľ: vodič v plošnom spoji je prípustný len vtedy, ak je správne spracovaný. Návrhové údaje uvádzajú „prechádza cez spodnú stranu“. Výrobný postup musí špecifikovať „vyplniť a uzavrieť tento vodič“ – ak to neurobí, výrobca vytvorí vodič ako jednoduchý platinovaný priechodný otvor presne tak, ako je nakreslený, a doska sa dodá s mnohými malými „solder-thirsty“ („žiadnymi olovníkovými“) rúrkami pod BGA.
V skutočnosti som sledoval tento scenár trikrát za posledné dva roky. Vývojár použil cezplošinové vodiče (via-in-pad) na vývod hustej súčiastky. Úžasné poznámky popisujú vrstvenie, výrobok, hmotnosť medi – všetko okrem správy s cezplošinovými vodičmi. Výrobná spoločnosť ponúkne a vyrobí dosku bez otázok, pretože jej systém považuje nešpecifikovaný cezplošinový vodič za otvorený cezplošinový vodič. Pri prvej sériovej výrobe sa problém odhalí. Začne sa hra obviňovania. Nikto neprehrá.
Poruchové režimy spôsobené vysávaním pájky nie sú obmedzené len na tenké spoje. Existuje ich štyri a navzájom sa zhoršujú:
Nedostatok pájky a prerušenia. Spoj má menej pájky, ako potrebuje. V najhorších prípadoch sa guľôčka BGA vôbec nespojí s plošinou a vznikne prerušenie, ktoré sa prejaví až pri funkčnom teste – alebo ešte horšie, v prevádzke.
Medzery. Aj keď vyzerá spoj vhodne, spájkovacia zliatina, ktorá sa do otvoru (via) nedostala správnym spôsobom, často za sebou necháva dutiny. Priestory v spojoch BGA zvyšujú elektrický odpor a vytvárajú miesta sústredenia napätia. Pri tepelnom cyklovaní sa rozširujú. Neplatný spoj prejde röntgenovou kontrolou v továrni, ale zlyhá v 14. mesiaci.
Výdaj plynov. Otvory (vias), ktoré nie sú pripojené, môžu uväzniť vo vnútri ich dutiny zvyšky fluxu, vlhkosť a chemikálie používané pri manipulácii. Počas reflow procesu sa táto kontaminácia odparuje a tlačí bubliny cez roztavenú spájkovaciu zliatinu. V najhorších prípadoch spôsobuje vystrelenie spájkovej zliatiny z otvoru na susedné plošky – chyba, ktorá môže spôsobiť skrat medzi dvoma nepripojenými obvodmi a viesť k poruche, ktorú je veľmi ťažké nájsť.
Spájkové guľôčky. Spájkovacia zliatina, ktorá vznikne z nezapojeného otvoru (through-hole) na druhej strane dosky, môže vytvoriť voľné guľôčky pod doskou. Voľné vodivé nečistoty vo vnútri krytu predstavujú pravidelný krátky spoj, ktorý len čaká na výskyt.
Každé z týchto zlyhávajúcich nastavení je možné predísť. Každé z nich sa v súčasnosti nezaznamenáva – poškodenie vzniká vo vnútri vodiaceho otvoru počas 30-sekundového časového okna v peci na spájkovanie.
Našťastie: tento problém má jasne definované a štandardné riešenie. Problém spočíva v tom, že ho treba špecifikovať, pretože spôsobuje dodatočné náklady a nenastane automaticky.
Pripojenie cez vodiace otvory je minimálnym požiadavkami – vyplnenie vodiaceho otvoru materiálom, ktorý bráni vniknutiu spájkovej zmesi. Pre viac v padu aplikácie je bežnou praxou vyplnenie vodiaceho otvoru a pokovovanie vrchnej plochy : vodiaci otvor je naplnený vodivou alebo nevodivou pryskovicou, pryskovica sa vytvrdí a vyrovna sa, a potom sa na vrch sa nanáša medená vrstva. Výsledkom je povrch kontaktnej plošky, ktorý je rovnocenný ploške bez vodiaceho otvoru. Spájková pasta leží na pevnej medi presne tak, ako to určuje návrh šablóny.
Priemysel klasifikuje bezpečnostné požiadavky podľa IPC-4761 , ktorý špecifikuje sedem druhov ochrany otvorov, od jednoduchej „tenting“ konštrukcie až po úplne vyplnené a uzavreté konštrukcie. Pri via-in-pad sú relevantné len vyplnené druhy – Druh IV (vyplnené a zakryté) a Druh VII (vyplnené a uzavreté navyše ochrannou maskou). Nižšie je rozdiel, ktorý ľudí často zmäti: tenting – pri ktorom je otvor zakrytý iba pájkovou maskou z oboch strán – NIE JE vhodný pre via-in-pad. Tenting zabráni vniknutiu pájky do otvoru na povrchu, avšak maska sa môže pri tepelnom zaťažení roztrhnúť a neposkytuje žiadnu ochranu pred vývinom plynov alebo kontamináciou zachytenou vo vnútri otvoru. Tenting sa používa pre otvory medzi pádmi, nie pre otvory v nich.
dve ďalšie informácie dôležité pre výrobu:
Po prvé, výber výplňového materiálu. Vodič výplňový materiál (zvyčajne epoxid s obsahom medi) sa používa v prípadoch, keď cez otvor prechádza elektrický prúd – udržiava tak elektrickú spojitosť cez pád. Neprvélektivné pryskavica je prijateľná v prípadoch, keď cez otvor stačí len mechanické uzatvorenie. Táto voľba ovplyvňuje náklady a elektrický výkon a mala by sa rozhodnúť v rámci štýlového testu, nie až počas výroby.
Po druhé, kvalita výplne. Čiastočne vyplnený otvor je taký zlý ako otvorený – ak sa materiál zastaví v polovici dĺžky vývodu, pod pádou stále zostáva priestor, ktorý môže zachytiť vlhkosť a uvoľniť plyn počas refluksného spájkovania. Odporúčania IPC vyžadujú, aby bola výplň v oblasti BGA prakticky bez dutín a odborná výrobná prevádzka určite odreže vzorku z každej výrobnej dosky, aby to preukázala. Ak Váš dodávateľ nemôže túto mikrosekčnú analýzu poskytnúť, opýtajte sa ho, prečo.
Ak to umožňuje prenosový systém, najčistejšie riešenie je úplne sa vyhnúť otvorom v páde. Rútkové smerovanie – krátky spoj od plošného spoja k použitému vývodu umiestnenému blízko neho – je klasickou možnosťou a odstraňuje problém pri jeho zdroji. Kompenzáciou je priestor: rozmiestnenie tvaru „pesí kosť“ je väčšie a pri rozostupe nižšom ako 0,4 mm sa často nezmestí. Preto vlastne existujú vývody priamo v plošných spojoch.
Existuje tiež možnosť použiť vývody priamo v plošných spojoch len tam, kde je to potrebné . Doska môže viesť väčšinu svojich spojov pomocou usporiadania „pesí kosť“ a vývody priamo v plošných spojoch použiť len pre riadky vývodov BGA, ktoré sa inak nedajú vyriešiť. Táto hybridná metóda zníži počet vývodov, ktoré je potrebné zaplniť – a práve tu leží najväčšia časť výrobných nákladov – bez obmedzenia možností smerovania spojov.
Riešenie celej tejto skupiny problémov sa redukuje na jeden riadok v technologických poznámkach: všetky vývody v plošných spojoch sú potrebné zaplniť a uzavrieť podľa štandardu IPC-4761 typ IV/VII, pričom bezchybné zaplnenie musí byť potvrdené rezným profilom.
Táto veta vás prakticky nič nestojí pri písaní. Ušetrí vám opätovné práce, odpad, chyby v oblasti a nesporovanie o tom, kto je za chybu zodpovedný.
Tu je skúška, ktorú môžete vykonať na vašej ďalšej doske predtým, než sa pošle do výroby: otvorte svoje návrhové údaje, spočítajte prechodné otvory (vias), ktoré sa dotýkajú alebo sa nachádzajú v rámci pájkových plôšok, a opýtajte sa, čo zabráni roztavenému pájku vniknúť do nich. Ak je odpoveď „nič“, našli ste problém ešte predtým, než vám stál výrobný cyklus. To je najlacnejší spôsob opravy v tomto odvetví – a je dostupný každému, kto si strávi tri desiatky sekúnd na preskúmanie.
Horúce správy2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
