EN
HIZLI BAĞLANTILAR
The Röntgen resim tüm hikâyeyi anlatıyordu; ancak kimse bunu incelemeyi amaçlamamıştı. Bir tüketici kartı—0,5 mm aralıklı BGA etrafında geliştirilen kalın bir modül— reflow %9 ilk geçiş başarısızlık oranı ile geri dönmüştü. Arızalı bağlantılar eksik değildi. İnceydiler. X-ışını görüntüleri, sanki diyet yapmış gibi görünen lehim bağlantılarını gösteriyordu: kısmen dolu, lehimden yoksun ve bazıları açıkça sınırda olan bağlantılar.
Klasik nedenleri kontrol ettik. Kalıp belirlendi—uygun. lehim macunu hacim spesifikasyon içindeydi—uygun. Lehimleme profili macun üreticisinin önerisine uyuyordu—uygun.
Daha sonra bir mühendis kartı çevirdi ve alt yüzünde bir şey fark etti. BGA alanının tam altında vialar lehimle doluydu. Biraz değil. Tamamen, küçük metal pipetler gibi.
Tasarım viaları doğrudan lehim pad’lerine yerleştirmişti -- Yoğun BGA yönlendirmesini mümkün kılan via-in-pad format yöntemi -- ve kimse aslında tıkaçla bağlantı yapmayı tanımlamamıştı. Lehimleme işlemi sırasında erimiş lehim, açık bir delik bulduğunda her zaman yaptığı şeyi yaptı: içeri akarak doldu. Bu nedenle bağlantılar bu durum için önceden harcandı.
İşte temel mekanizma. Lehim macunu, lehimleme fırınında eridiğinde sıvı hâle gelir. Sıvı lehim bakırı ıslatır -- işte bu yüzden lehimleme işlemi mümkün olur. Bir lehim pad'ının ortasındaki açık delik, kartın içine doğru düz bir şekilde uzanan, bakır kaplı bir tüptür. Sıvılaşmış lehim itilmesine gerek duymaz. Kılcal etki, lehimin deliğin içine doğru, suyun kağıt havluya tırmanması gibi, delik borusu içine çekilmesini sağlar.
Bir delikten geçen lehim miktarı önemsiz değildir. Yaygın bir düzenlemeyi düşünün: 0,4 mm aralıklı BGA yastığında 0,25 mm çaplı bir delik. 0,25 mm çaplı bir delik ile 1,6 mm kalınlığındaki bir kartın iç hacmi yaklaşık olarak 0,08 kübik milimetredir. Bu yastık için kullanılan tipik bir şablon, 0,1 ila 0,15 kübik milimetre arasında lehim macunu bırakır — ancak bu macun, ısıtma işleminden sonra hacmen sadece yaklaşık %50 oranında metal içerir. Başka bir deyişle, tek bir açık delik, bağlantı oluşturmak için ayrılan lehimin büyük bölümünü emebilir. Bazı durumlarda tamamını bile emebilir.
İşte bu sorunun matematiği budur. Bu düşük bir sonuç değildir. Bu, "genellikle biraz zayıf bağlantı elde edersiniz" ifadesiyle tanımlanamaz. Bir BGA yastığında kapatılmamış bir delik, o yuvarlak için ayrılan tüm lehim miktarını emebilir ve böylece bağlantının ya tamamen kopuk ya da birkaç ay içinde termal çevrimler altında başarısız olacak kadar lehimsiz kalmasına neden olabilir.
Kimse kasıtlı olarak bir yastıkta açık bir via (delik) çizmez. Via-in-pad stratejisi, ince hat aralıklı BGA’ların (Ball Grid Array) pinlerinden kaçınmak için tek mümkün yöntem olduğu için var olur. Yaklaşık 0.5 mm’den daha küçük hat aralıklarında, köpek kemikli yönlendirme (dog-bone routing) için yastıklar arasında yer kalmaz—yani yastığa kısa bir iz çekip kenara yerleştirilmiş bir via kullanma yöntemi. Bu durumda via’yı doğrudan yastık üzerine yerleştirmek gerekir; aksi takdirde tasarım вообще çalışamaz.
Dolayısıyla bu teknik geçerlidir ve oldukça gereklidir. İnsanları şaşırtan şey, hedef değil, uygulama şeklidir: Bir yastıkta via yalnızca doğru şekilde işlendiyse kabul edilebilir. Tasarım verileri "through below" (alttan geçiş) ifadesini içerir. Üretim talimatlarında ise "bu via’yı doldur ve kapat" denmelidir—eğer bu talimat verilmezse üretici, çizimde gösterildiği gibi basitçe kaplanmamış bir delik (plated-through hole) oluşturur ve anakart, BGA altındaki birçok küçük lehim emici pipet (straw) ile sevkedilir.
Aslında son iki yılda bu seriyi üç kez yaşadım. Bir geliştirici, yoğun bir cihazı çıkarmak için via-in-pad kullanır. Harika notlar, katman yapısını, ürünü, bakır ağırlığını – işlem yöntemi hariç her şeyi – tartışır. Kart üreticisi, belirtilmemiş bir via’yı açık geçiş olarak kabul eden sistemiyle soru sormadan fiyat verir ve üretir. İlk kurulum çalıştırması sorunu ortaya çıkarır. Suçlama oyunu başlar. Kimse kazanmaz.
Lehim emme kaynaklı arıza modelleri yalnızca ince bağlantılarla sınırlı değildir. Toplamda dört tane vardır ve birikirler:
Lehim açlığı ve açık bağlantılar. Bağlantı türleri, gereken miktardan çok daha az lehim içerir. En kötü durumlarda BGA topu pad’e hiç ıslanmaz ve yalnızca işlevsel testte – ya da daha kötüsü sahada – görülen bir açık bağlantı oluşur.
Boşluklar. Birleşim uygun görünseler bile, via'ya doğru hareket etmeyen lehim genellikle boşluklar bırakır. BGA birleşimlerindeki boşluklar elektrik direncini artırır ve gerilme yoğunlaşması noktaları oluşturur. Isıl çevrim altında bu boşluklar genişler. Geçersiz kılınan bir birleşim fabrikada X-ışını değerlendirmesinden geçebilir ama 14. ayda başarısız olur.
Gaz çıkışı. Bağlantılı olmayan via'lar, flüks kalıntısı, nem ve işleme kimyasallarını delik içine hapsedebilir. Lehimleme sırasında bu kirleticiler buharlaşır ve erimiş lehim üzerinden kabarcıklar oluşturur. En kötü durumlarda lehim, via üzerinden komşu yastıklara fırlar—bu kusur iki bağlantısız devreyi kısa devre yapabilir ve izlenmesi son derece zor bir arızaya neden olabilir.
Lehim topakları. İkinci tarafta bağlantısı kesilmiş bir delikten çıkan lehim, kartın alt kısmında gevşek yuvarlak parçacıklar oluşturabilir. Kapsül içindeki gevşek iletken artıklar, her an gerçekleşebilecek bir kısa devre riskidir.
Bu başarısız ayarlardan her biri önlenilebilir. Bunların her biri şu anda geliştirilirken fark edilmiyor — hasar, lehimleme fırınındaki 30 saniyelik pencerede, via borusunun iç kısmında meydana geliyor.
Neyse ki: Bu sorunun net tanımlanmış, standart bir çözümü vardır. Sorun şurada: Para kaybına neden olduğu için belirtilmesi gerekir ve otomatik olarak gerçekleşmez.
Via bağlantısı asgari gereksinimdir — via borusu, lehimin içine girememesi için bir malzemeyle doldurulur. İçin pad İçinde Delik uygulamalarında yaygın uygulama via doldurma artı kaplama kaplamasıdır : via, iletken veya iletken olmayan bir reçineyle tamamen doldurulur, reçine sertleştirilir ve düzleştirilir; ardından üstüne bakır bir kaplama uygulanır. Sonuç olarak, via olmayan bir yastık yüzeyiyle tamamen eşdeğer bir yastık yüzeyi elde edilir. Lehim macunu, kalıp tasarımı tarafından öngörüldüğü gibi sağlam bakırın üzerinde durur.
Sektör, güvenliği IPC-4761 yedi farklı güvenlik kullanımı türünü belirten, basit kaplama işleminden tamamen doldurulup kaplanan yapılarla ilgili talimatları içeren standart. Via-in-pad uygulamaları için geçerli olan türler, dolgulu türlerdir: Tür IV (tamamen doldurulup kaplanan) ve Tür VII (ek maskeli tamamen doldurulup kaplanan). Aşağıda insanların kafasını karıştıran fark yer alıyor: kaplama -- yani delik yalnızca yüzeyin her iki tarafında lehim maskesiyle kaplanmıştır -- via-in-pad için uygun değildir. Kaplama, yüzeydeki deliğe lehimin girmesini engeller; ancak termal stres altında maskenin çatlaması mümkündür ve delik boru kısmında biriken gaz çıkışı (outgassing) veya kontaminasyon ile ilgili hiçbir koruma sağlamaz. Kaplama, pad’ler arasında bulunan vialar için kullanılır; pad’lerin içindeki vialar için değil.
üretim sürecinde dikkat edilmesi gereken iki ek bilgi daha:
Birincisi, dolgu ürünü seçimi. İletken genellikle bakır dolgulu epoksi malzemeyle yapılan dolgu işlemi, via’nın akım taşıdığı durumlarda tercih edilir; bu, elektriksel bağlantının pad üzerinden devam etmesini sağlar. Yayıcı değil reçine, geçişin yalnızca mekanik olarak kapatılması gereken durumlarda kabul edilebilir. Bu seçenek maliyeti ve elektriksel performansı etkiler; karar, üretim tesisinde (fab) keşfedilmeden, stil bildirimi şeklinde verilmelidir.
İkinci olarak, dolgu kalitesi. Yarı dolu bir via, açık bir via kadar kötüdür — malzeme yuva içinde yarıya kadar ilerlerse, lehimleme işlemi sırasında değişim tutabilen ve gaz çıkaran bir boşluk hâlâ pad altındadır. IPC önerisi, BGA bölgesindeki dolgunun temelde boşluksuz olması gerektiğini belirtir; deneyimli bir üretim tesisi (fab), bunu kanıtlamak için her üretim panelinden bir örnek kesit alacaktır. Tedarikçiniz bu kesit verilerini size gösteremiyorsa, bunun nedenini sorun.
İletim özelliği bunu destekliyorsa, en temiz çözüm tamamen via-in-pad kullanımından kaçınmaktır. Köpek kemikleri yönlendirmesi -- Yastıkta (pad) bir iz bırakıp ona yakın bir yere yerleştirilen -- klasik seçenektir ve sorunu kaynağında ortadan kaldırır. Karşılıklı etkisi ise alan kaybıdır: köpek kemikli (dog-bone) yerleşim daha fazla yer kaplar ve 0,4 mm’den küçük adımlarda genellikle sığmaz. İşte bu yüzden via-in-pad (yastık içinde delik) yöntemi ilk olarak geliştirilmiştir.
Ayrıca başka bir seçenek de vardır: sadece gerekli yerlerde via-in-pad . Bir kart, çoğu hatını köpek kemikli yerleşimle yönlendirebilir ve farklı bir çözümü olmayan BGA pim sıraları için via-in-pad kullanabilir. Bu karma yöntem, doldurulması gereken delik sayısını azaltır — ki maliyetin asıl kaynağı buradadır — ancak yönlenme (routability) yeteneğini zayıflatmaz.
Bu tüm sorun grubu için çözüm, üretim notlarındaki tek bir satıra dayanır: IPC-4761 Tip IV/VII’ye uygun olarak parça yastıklarındaki tüm delikler doldurulmalı ve kaplanmalı; dolgu boşluksuz olmalıdır ve kesit analiziyle doğrulanmalıdır.
Bu cümle, yazmak için pratikte hiçbir maliyet gerektirmez. Tekrar iş, hurda, alan sorunları ve kime ait suç olduğu konusundaki anlaşmazlıkları önler.
Üretim tesisine gönderilmeden önce bir sonraki baskılı devre kartınızda yapabileceğiniz bir inceleme aşağıda yer almaktadır: Tasarım verilerinizi açın, lehim pad’lerine dokunan veya içine düşen viaları sayın ve sıvı lehimin bu viyalara girmesini neyin engelleyeceğini sorun. Cevap "hiçbir şey" ise, sorunu üretim süreci maliyetine dönüşmeden önce tespit etmişsiniz demektir. Bu sektördeki en ucuz onarım budur — ve bunu yapmak için yalnızca otuz saniye ayırmanız yeterlidir.
Son Haberler2026-09-07
2026-09-04
2026-09-03
2026-09-01
2026-08-31
2026-08-27
2026-08-26
2026-08-24
