Шесть наиболее распространенных ошибок при доработке BGA

автор Перевод: Сергей Шихов | 15.04.2020 | Статьи А-КОНТРАКТ

Статья переведена и подготовлена к публикации в журнале "Технологии в электронной промышленности" (№2, 2020г.) при поддержке компании А-КОНТРАКТ.

Сергей Шихов, технический директор «А-КОНТРАКТ»:

В принципе ремонт компонентов в корпусе BGA допустим только для опытных образцов. Для серийного изделия подобная практика неприемлема. Ведущие производители микросхем в корпусе BGA (в том числе Intel) ограничивают гарантию тремя циклами перепайки. Таким образом, перепаять корпус BGA невозможно без потери гарантии производителя. Посчитаем: 1) первичная установка; 2) демонтаж компонента; 3) реболлинг (нанесение шариков на компонент). Лимит нагревов закончился. А нам еще нужно смонтировать данный компонент, то есть как минимум плюс один цикл. Таким образом, ремонт блоков с BGA-компонентами возможен только путем замены компонента на новый.

Доработка и ремонт BGA — одна из самых сложных процедур, осуществляемых в сборочных цехах или ремонтных мастерских по всему миру. В большей мере качественное ее выполнение зависит от умений и знаний специалиста по доработке. Именно поэтому мы считаем, что ремонт BGA — это целое искусство!

Процедуры доработки и ремонта BGA (рис. 1) определены и давно установлены, но существует шесть распространенных ошибок. Эти ошибки могут дорого обойтись и приводить к следующим проблемам:

ого нельзя недооценивать! Специалисты по доработке и ремонту BGA должны быть полностью обучены, постоянно практиковать и развивать свои навыки и умения. Они должны знать материалы, с которыми работают, инструменты, этапы процесса и взаимозависимость всех факторов.

Некачественное обучение оператора

Образование чрезмерных пустот в паяных соединениях. Это часто случается из-за некорректного выбора паяльной пасты или параметров процесса и может ухудшить целостность подсоединения и потребовать дополнительной доработки или привести к нарушениям, если пустоты превысят 25%.
Повреждение площадки BGA в процессе его удаления. Иногда этот риск неизбежен, особенно если используются конформные покрытия или подзаливка. Ремонт поврежденных площадок BGA — серьезная проблема, требующая много времени, и ее по возможности следует избегать.
Неправильная ориентация BGA или паяных перемычек. Это означает проведение дополнительных термальных циклов доработки и увеличивает риск повреждения с каждым последующим воздействием тепла.

Однако все эти проблемы можно предупредить. Давайте посмотрим на шесть наиболее распространенных ошибок при доработке BGA и разберемся, как можно их избежать.

Они должны обладать навыками грамотной и профессиональной оценки ситуации с ремонтом BGA перед началом ремонта. Кроме того, они должны быть в состоянии заметить и определить малозаметные контрольные признаки, указывающие на то, что что-то не в порядке (рис. 2).

Неадекватный выбор оборудования

Верно, что для правильного выполнения работы вам нужны правильные инструменты. Для ремонта BGA оборудование должно отличаться сложностью, гибкостью и способностью обеспечить контролируемый, прогнозируемый и повторяемый процесс.

Это включает замкнутый контур контроля и термочувствительности, надежную передачу тепла, как того требует процесс, возможности работы с продуктом для его перемещения или удаления. Используйте самое мощное и качественное оборудование из доступных вам; это не та область, где следует экономить (рис. 3).

Плохая разработка профиля

Профиль доработки BGA столь же важен, как и профиль сборочной пайки, и в большинстве случаев дублирует его. Без этого вы не сможете достичь успешного и повторяемого процесса доработки BGA.

Плохо проработанный термальный профиль может привести к повреждению устройства или компонента BGA (что потребует дополнительных циклов ремонта на том же месте) и повреждению или оплавлению соседних компонентов. Хорошие качественные профили должны быть тщательно разработаны с корректным размещением термопары и анализом всех данных, которые они могут предоставить (рис. 4).

Плохая подготовка

Хороший художник знает, что для создания долговечной работы 90% времени уходит на подготовку. Точно так же требуется серьезная подготовительная работа перед тем, как первый термальный цикл будет применен к компоненту BGA, если вы хотите, чтобы процесс прошел правильно.

Он включает удаление влаги от устройства BGA и печатной платы, чтобы предотвратить эффект «попкорна» и другие проблемы, удаление или защиту соседних компонентов, чувствительных к теплу, чтобы избежать повреждения или случайного оплавления.

Правильные решения должны быть приняты заранее: использовать или нет паяльную пасту, выбрать надлежащий трафарет для паяльной пасты и правильные химикаты и сплавы.

Необходимо выполнить очень большую подготовительную работу и выполнить ее хорошо, прежде чем начнется сам цикл доработки. Это включает тщательную и точную оценку таких вещей, как размер шариков припоя, копланарность устройства и шарика, повреждение паяльной маски и отсутствие или загрязнение контактных площадок на печатной плате (рис. 5).

Сопутствующее повреждение, вызванное теплом

Оплавление паяных соединений соседних компонентов приводит к окислению, снижению смачиваемости, повреждению площадок и выводов, затеканию припоя, истощению соединений, повреждению компонентов и другим сложностям, которые могут создать целый букет новых проблем для ремонта.

Оператор должен всегда хорошо помнить о влиянии температуры не только на BGA, с которым он работает, но и на другие соседние компоненты по обеим сторонам устройства. Цель — минимизировать миграцию тепла за пределы компонента BGA, с которым ведется работа, и эта задача хорошо проработанного профиля и точного процесса управления (рис. 6).

Сопутствующее повреждение, вызванное теплом

Недостаточная инспекция после размещения компонентов

Мир под компонентом BGA — это таинственное скрытое место, но только не для современных рентгеновских аппаратов. Такие проблемы, как избыточные пустоты, плохое расположение или выравнивание, немедленно обнаруживаются с помощью рентгенологического исследования.

Но так же как и оператор радара, пользователь рентгеновского аппарата нуждается в качественном обучении, чтобы корректно интерпретировать и понимать изображения, которые выдает машина. Сложность компонента BGA и разнообразие вариаций, полученных при рентгеновском контроле, требует профессионального подхода, чтобы извлечь максимум выгоды из значительных и необходимых инвестиций в оборудование (рис. 7).

Недостаточная инспекция после размещения компонентов

Лучший способ обеспечить надежный, успешный и повторяемый процесс — избегать этих наиболее распространенных ошибок при доработке BGA, что уменьшит вашу головную боль, увеличит результативность, снизит затраты для получения оптимального результата.

Скачать полный текст статьи «Шесть наиболее распространенных ошибок при доработке BGA» в формате pd

А-КОНТРАКТ: мы внедряем Индустрию 4.0 в контрактное производство электроники

Информация по применению серии AN-007 сравнительный обзор полупроводниковых приборов, выполненных на основе GaN, Si и GaAs для ВЧ- и СВЧ-устройств.

Шесть наиболее распространенных ошибок при доработке BGA