Оценка надежности реболлинговых BGA компонентов. Часть 2

автор Дж.Ли (J. Li)1, С.Поранки (S. Poranki)1, М.Эбтью (M. Abtew)2, Р.Киньяньюй (R. Kinyanjui)2, Ph.D., и К.Срихари (K. Srihari)1, Ph.D. | 27.07.2017

ЭКСПЕРИМЕНТ

В данном эксперименте использовалось следующее тестовое оборудование - 21×21мм 357 I/O BGA с 1.27 мм шагом шариков припоя, оно показано на Рис.1. Шарики припоя из оригинального SAC 305 сплава были заменены эвтектическими оловянно-свинцовыми шариками.

Для оценки надежности процесса реболлинга BGA изначально были определено два ключевых момента. Во-первых, реболлинговые компоненты не должны были получить деградацию в силе по сравнению с теми компонентами, которые не были подвержены реболлингу. Размер прикрепляемых шариков должен быть соответствующим, чтобы исключить проблемы копланарности и помочь достичь низкого уровня дефектов после сборки. Во-вторых, целостность и функциональность компонента не должны были пострадать из-за дополнительных термальных циклов, через которые компонент проходит во время процесса реболлинга. Очень важно обнаружить любое ухудшение качества материалов или повреждение.

В данном исследовании был проведен ряд тестов и проверок для оценки надежности реболлинговых компонентов. Были выполнены визуальные инспекции для (i) обнаружения повреждений и (ii) для оценки сформировавшихся паяных соединений. Для оценки силы реболлинговых паяных соединений был проведен механический тест на уровне соединений и тест на сдвиг холодных шариков. Образование пустот и перемычек оценивалось с помощью рентгеновской проверки. Микроструктура паяных соединений исследовалась с помощью техники металлографии. Кроме того, реболлинговые BGA компоненты были заполнены, и корпуса были подвергнуты тесту ESS (отбраковочным климатическим испытаниям), после чего они прошли тесты на целостность схемы и функциональность. Таблица с результатами оценки приведена на Рис.2.

Рис. 2. Оценка надежности реболлинговых BGA компонентов.

ОЦЕНКА И АНАЛИЗ

Визуальная инспекция

Множественные термальные циклы, через которые проходит компонент во время процесса реболлинга, напрямую ухудшают качество или повреждают материалы компонентов. При удалении шариков и подготовке площадок площадки и слой маски могут быть легко повреждены, если будет использоваться слишком большое давление или агрессивный термальный профиль. Соответственно, реболлинговые BGA компоненты должны быть тщательно проверены перед монтажом. В данном исследовании визуальная инспекция была проведена с помощью микроскопа, чтобы обнаружить дефекты корпуса и оценить формирование паяных соединений. Как видно на Рис.3, не было обнаружено никаких повреждений и все соединения были сформированы должным образом с хорошим состоянием шариков припоя.

Диаметр шариков и измерение высоты.

В отношении реболлинговых шариков, важно обратить внимание на два аспекта: (i) диаметр и высота должны быть в пределах определенного уровня согласно стандартам IPC-7095B; и (ii) соотношение высоты и диаметра. Для реболлинговых BGA, существует возможность получить несоответствующие размеры шариков, так как припой, который был здесь изначально, мог быть не до конца удален перед установкой новых шариков. Несоответствующий размер шариков может вызвать проблемы копланарности или иные проблемы, такие как образование перемычек или недостаточное количество припоя после пайки. Объем припоя и формы соединений могут иметь важное влияние на механическую и термомеханическую производительность паяного соединения. Следовательно, размеры реболлинговых BGA должны быть проверены, чтобы убедиться в том, что размер паяного соединения соответствует необходимым.

Компоненты были подвержены поперечному сечению (Рис.4) и были измерены и диаметр, и высота. Чтобы оценить возможности технологического процесса, использовались значения Cpk. Надлежащий процесс должен иметь значения Cpk >1.33. Для диаметра шарика Cpk был рассчитан 2,87 со средним значением в 28.47 mils, как показано на Рис.5. Для высоты шарика Cpk = 4.42 со средним значением в 24.12 mils (см. Рис. 6). В результате значения Cpk указывают на высокий уровень соответствия в отношении как диаметра, так и высоты.

Рис. 3. Визуальная инспекция паяных соединений.

Рис. 4. Поперечный разрез реболлинговых соединений.

Рис. 5. Возможность процесса по диаметру шариков.

Рис. 6. Возможность процесса по высоте шариков.

Источник: www.circuitinsight.com/pdf/reliability_assessment_reballed_bgas_smta.pdf

Повышение качества печатных узлов благодаря модернизации производства А-КОНТРАКТ

Расширение возможностей: производство А-КОНТРАКТ будет оборудовано новыми установщиками ASM Siplace SX2 третьего поколения

Оценка надежности реболлинговых BGA компонентов. Часть 2

Повышение качества печатных узлов благодаря модернизации производства А-КОНТРАКТ

Расширение возможностей: производство А-КОНТРАКТ будет оборудовано новыми установщиками ASM Siplace SX2 третьего поколения

Оценка надежности реболлинговых BGA компонентов. Часть 2

Связанные новости