EN
Hitre povezave
Trg Rentgen slika je povedala celotno zgodbo, a nihče ni nameraval pregledati. Plošča potrošnika – debel modul, razvijen okoli BGA z razmikom kontaktov 0,5 mm – se je dejansko vrnila iz reflow z 9-odstotno stopnjo odpovedi ob prvem preverjanju. Neuspešni spoji niso manjkali. Bili so tanki. Rentgenski posnetek je pokazal spoje, ki so izgledali, kot da so izgubili na teži: delno napolnjeni, pomanjkljivi s spajkalno maso, nekateri pa so bili očitno na meji odprtih stikov.
Preverili smo običajne sumljence. Šablona je bila v redu – v redu. solder Paste količina je bila znotraj specifikacije – v redu. Profil taljenja je ustrezal priporočilu proizvajalca lepilne paste – v redu.
Nato je inženir obrnil ploščo in opazil nekaj na spodnji strani. Ravno pod območjem BGA so bile luknje (vias) polne spajkalne mase. Ne malo. Popolnoma napolnjene, kot majhne kovinske slamičke.
Oblikovalec je postavil luknje (vias) neposredno v kontakte -- preko-ploščična povezava (via-in-pad), način oblikovanja, ki omogoča goste BGA povezave -- in nihče ni dejansko opredelil povezave s pomočjo vstavljanja. Med ponovnim segrevanjem je taljena leča naredila to, kar taljena leča vedno naredi, ko najde odprto luknjo: vtekla se je vanjo. Povezave so bile zaradi tega poškodovane.
Tukaj je mehanizem, poenostavljen na osnove. Ko se lečna pasta stopi v peči za ponovno segrevanje, postane tekoča. Tekoča leča navlaži baker – to je tisto, kar sploh omogoča lečenje. Odprta prehodna luknja v sredini ploščice je bakrena cev, ki vodi naravnost skozi ploščo. Taljena leča se ne potrebuje prisiliti. Kapilarni učinek jo potegne v notranjost prehodne cevi, enako kot voda pleze po papirnatem brisaču.
Količina solderja, ki jo lahko prekliže skozi odprtino, ni nepomembna. Razmislite o običajni nastavitvi: 0,25 mm velika odprtina na BGA-ploščici z razmikom 0,4 mm. Odprtina s premerom 0,25 mm na plošči debeline 1,6 mm ima notranji prostorninski volumen približno 0,08 kubičnih milimetrov. Običajna maska za to ploščico nanese med 0,1 in 0,15 kubičnega milimetra pasto – pri čemer je v pasti po izgorevanju vezivnega sredstva le približno polovica prostorninskega deleža kovine. Z drugimi besedami, ena sama odprta odprtina lahko absorbira večino solderja, namenjenega za izdelavo spoja. V nekaterih primerih celo vso količino.
To so matematični podatki za ta problem. Ni to nizka verjetnost. Ni to »pogosto dobite nekoliko šibkejši spoj«. Nezakriti via na BGA-ploščici lahko absorbirajo celoten solder, namenjen temu spoju, kar pusti spoj, ki je bodisi prekinjen bodisi tako oskudnjen, da odpove že v nekaj mesecih zaradi termičnega cikliranja.
Nihče namerno ne nariše odprtine (via) v ploščki. Strategija »via v ploščki« obstaja, ker je edina možnost, kako izpeljati pini finega BGA (ball grid array) z majhnim razmikom. Pri razmiku manj kot približno 0,5 mm ni prostora med ploščkami za običajno usmerjanje po kratkih sledovih (»dog-bone routing«), torej iz ploščke do odprtine, ki je postavljena ob strani. Odprtina mora biti zato neposredno v ploščki, sicer se vezja sploh ne da izvesti.
Torej je ta tehnika ustrezna in celo zelo potrebna. Ljudem pa povzroča težave končni cilj: odprtina v ploščki je dopustna le, če je ustrezno obdelana. V načrtu piše »skozi spodaj«. V izvedbenem redu mora biti navedeno »zapolniti in zapreti to odprtino«; če tega ni, proizvajalec odprtino izvede kot preprosto cinkano skozi odprtino (plated-through hole), točno tako, kot je prikazana na risbi, in plošča se pošlje z velikim številom majhnih, »željnih« lota cevk pod BGA.
V resnici sem že trikrat opazil, kako se ta zaporedje dogodkov odvije v zadnjih dveh letih. Razvijalec vključi prehodne luknje znotraj ploščice (via-in-pad), da bi izvedel priključitev gostega naprave. Čudovite opombe obravnavajo sestavo večplastne ploščice (stack-up), izdelek in debelino bakra – vse razen načina izdelave prehodnih lukenj. Proizvajalec tiskanih vezje (PCB) ponudi ceno in izvede izdelavo brez dodatnih vprašanj, saj njihov sistem neznano prehodno luknjo obravnava kot odprto prehodno luknjo (open via). Pri prvem poskusu sestavljanja se težava odkrije. Začne se igra obtoževanja. Nikogar ni zmagovalec.
Načini odpovedi zaradi kapljivosti lepila niso omejeni le na tanke spoje. Obstajajo štirje in se kopičijo:
Pomanjkanje lepila in prekinjeni spoji. Vrste spojev vsebujejo manj lepila, kot je potrebnega. V najslabših primerih kroglica BGA sploh ne omokri ploščice in nastane prekinjen spoj, ki se kaže šele pri funkcionalnem testiranju – ali še slabše, v dejanskem delovanju.
Zazdruki. Tudi kadar izgleda spoj primerno, je zlitina, ki se ni pravilno zlila v prehodno luknjo, pogosto pustila praznine. Praznine v BGA-spojih povečajo električni upor in ustvarijo točke koncentracije napetosti. Pri termičnem cikliranju se razširijo. Neveljaven spoj opravi rentgensko preverjanje v tovarni, a odpove že v 14. mesecu.
Izhlapevanje. Prehodne luknje, ki niso povezane, lahko ujetijo ostanki lepilne mase, vlago in kemikalije za rokovanje znotraj cevi. Med ponovnim taljenjem se ta onesnaženost izhlapi in potiska mehurčke skozi taljeno zlitino. V najhujših primerih povzroči, da zlitina izstopi iz prehodne luknje na sosednje ploščice – napako, ki lahko povzroči kratek stik med dvema nepovezanima vezjem in ustvari okvaro, ki je zelo težko slediti.
Kroglice zlitine. Zlitina, ki izhaja iz nepovezane prehodne luknje na drugi strani ploščice, lahko ob spodnji strani ploščice tvori proste kroglice. Prosti prevodni odpadki znotraj ohišja so periodičen kratek stik, ki čaka, da se zgodi.
Vsako od teh neuspešnih nastavitev je mogoče izogniti. Vsaka od njih trenutno ni opazna, ko se razvija – škoda nastane znotraj cevi v časovnem okviru 30 sekund v peči za ponovno taljenje.
Na srečo: ta težava ima dobro opredeljeno, standardno rešitev. Težava je v tem, da jo je treba posebej določiti, saj povzroča dodatne stroške in se ne zgodi samodejno.
Povezovanje preko cevi je najmanjša zahteva – napolnjevanje cevi z materialom, zaradi česar solder ne more vstopiti vanjo. Za povezava v plošči te aplikacije je običajna praksa napolnjevanje cevi in platiniranje pokrova : cev je napolnjena z vodljivim ali nevodljivim smolo, smola se utrdi in izravna na ravno površino, nato pa se na vrh nanese bakreni sloj. Rezultat je površina ploščice, ki je enakovredna ploščici brez cevi v vsakem pogledu. Solder paste leži na trdnem bakru, točno tako, kot je predvidela predloga za stensko rešetko.
Sektor klasificira varnost po IPC-4761 , ki določa sedem vrst uporabe varnosti, od preprostega pokrivanja do konstrukcij z izpolnjenimi in zaprtimi vodniki. Za vodnike v ploščicah (via-in-pad) so pomembne izpolnjene vrste – vrsta IV (izpolnjeno in prekrito) ter vrsta VII (izpolnjeno in zaprto z dodatno masko). Spodaj je razlika, ki pogosto povzroča zmedo: pokrivanje – pri katerem je vodnik preprosto prekrito z litografsko masko na obeh straneh – NI primeren za vodnike v ploščicah. Pokrivanje prepreči, da bi ostal lek na površini vodnika, vendar se maska lahko razpoka pod termičnim napetjem in ne omogoča odstranjevanja plinov ali onesnaževalcev, ujetih v cevi vodnika. Pokrivanje se uporablja za vodnike med ploščicami, ne pa tudi znotraj njih.
še dve dodatni informaciji, ki sta pomembni za proizvodnjo:
Prvič, izbira izpolnjenega materiala. Prevodno izpolnitev z materialom (običajno epoksidno smolo z bakrom) se izbere tam, kjer vodnik prenaša tok – ohrani električno pot skozi ploščico. Nekonduktivni smola je sprejemljiva tam, kjer je za zapiranje odprtine potrebno le mehansko zapiranje. Ta izbira vpliva na stroške in električne lastnosti ter jo je treba narediti v fazi preskusnega vzorca, ne pa jo odkriti šele v tovarni.
Drugič, kakovost polnjenja. Delno polnjena odprtina je enako slaba kot odprta – če se material ustavi na polovici globine cevke, ostane pod ploščico še vedno prostor, v katerem se lahko nabere vlaga in sprosti plin med ponovnim taljenjem. Priporočila IPC zahtevajo, da je polnjenje v regiji BGA praktično brez votlin, strokovna tovarna pa bo zagotovo presekala vzorec z vsake proizvodne plošče, da to dokaže. Če vaš dobavitelj ne more predstaviti teh podatkov o preseku, ga vprašajte, zakaj.
Če omogoča prenašanje, najčistejše rešitve je popolnoma izogniti se odprtinam znotraj ploščic. Razvajanje v obliki psa – kratka sled od ploščice do uporabe, postavljene blizu nje – je klasična možnost in odpravi težavo na izvoru. Nadomestek je prostor: oblika »pesje kosti« zahteva več prostora, spodaj 0,4 mm pa pogosto ne more biti nameščena. Zato je sploh nastala tehnika via-in-pad.
Obstaja tudi možnost via-in-pad točno tam, kjer je potrebna . Plošča lahko večino svojih zvez prenese z »pesjimi kostmi« in uporabi via-in-pad le za vrstice BGA-pinov, ki se drugače res ne morejo rešiti. Ta hibridna metoda zmanjša število vrtin, ki jih je treba napolniti – kar je pravzaprav glavni dejavnik stroškov izdelave – brez izgube možnosti uspešnega izvajanja tras.
Rešitev za celotno skupino teh težav se svodi na eno vrstico v navodilih za proizvodnjo: vse vrtine v ploščicah delov morajo biti napolnjene in zaprte po standardu IPC-4761 tip IV/VII, pri čemer mora biti brezpraznost napolnitve potrjena s prečnim prerezi.
Ta izjava vas praktično nič ne stane, ko jo napišete. Prepreči ponovno delo, odpadke, napake na površini in spore o tem, kdo je kriv.
Tu je preizkus, ki ga lahko izvedete na svoji naslednji plošči, preden jo pošljete v proizvodnjo: odprite podatke o načrtu, preštejte vse prehodne luknje (vias), ki se dotikajo ali padajo znotraj lepilnih ploščic (solder pads), in se vprašajte, kaj bo preprečilo tekoči lepilni material, da ne vstopi vanje. Če je odgovor »nič«, ste težavo odkrili že preden vam je povzročila stroške celotne proizvodne serije. To je najcenejši popravek v tej panogi – in dostopen je vsakomur, ki nameni trideset sekund za pregled.
Top novice2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
