Часть IX. Дефекты пайки оплавлением – Дефекты компонентов в корпусах BGA

Статья предоставлена компанией ЗАО "Предприятие ОСТЕК"
http://www.ostec-smt.ru/

Часть IX. Дефекты пайки оплавлением – Дефекты компонентов в корпусах BGA

Пример дефекта	Описание дефекта	Возможные причины	Методы предотвращения
Пример уменьшения высоты шарикового вывода компонента BGA при пайке с 500 до 300 мкм	Коллапс шариковых выводов. Метод контроля – визуальный. В процессе пайки низкотемпературные (Sn/Pb) шариковые выводы BGA “расползаются”. Типичное уменьшение высоты шариковых выводов составляет 10%, уменьшение на 25% является предельно допустимым.	Длительное время пайки приводит к расплавлению и “расползанию” шариковых выводов.	Откорректировать температурный профиль (уменьшить время пайки). Ограничить растекание припоя паяльной маской (см. требования стандарта IPC-7095A).
	Перегрев шариковых выводов. Метод контроля – визуальный. Поверхность паяных соединений и шариковых выводов бугристая, неровная, матовая.	Высокая температура в процессе пайки. Повторное расплавление припоя (двухсторонний монтаж, ремонт).	Откорректировать температурный профиль (уменьшить температуру пайки). При двухстороннем монтаже обеспечить пайку BGA во втором цикле.
	“Холодная пайка”. Метод контроля – визуальный, рентген, снятие микрошлифа.  Низкая электрическая и механическая прочность паяного соединения, увеличение сопротивления контактов.	Низкая температура пайки при пайке с применением флюс-геля (флюс-крема, флюс-пасты).	Увеличить температуру пайки.
Деформация паяного соединения   Деструкция паяного соединения	Деформация или деструкция паяных соединений. Метод контроля – визуальный.  Приводит к снижению механической прочности паяных соединений.	Перемещение компонентов в процессе охлаждения (до затвердевания припоя) – может происходить в результате вибрации конвейера печи. Деформация печатных плат при охлаждении (высокая скорость охлаждения, низкое качество базовых материалов). Ошибки при разработке печатных плат – неправильная конструкция/размещение контактных площадок.	Предотвратить вибрацию конвейера печи. Снизить скорость охлаждения (руководствуйтесь требованиями стандарта J-STD-020C); использовать качественные материалы для печатных плат (при внедрении бессвинцовой технологии температура стеклования диэлектрика должна составлять не менее 150°С). При конструировании печатных плат следует руководствоваться требованиями стандартов IPC-7095A и IPC-7351.
	Затекание припоя в переходные отверстия. Метод контроля – рентген.  Скелетная пайка, низкие механические характеристики паяного соединения, частично перекрытое припоем переходное отверстие становится ловушкой для загрязнений, создавая большиепроблемы в процессе отмывки.	Ошибки разработчика: открытые металлизированные отверстия рядом с контактной площадкой, узкая перемычка паяльной маски (см. рис.) может не обеспечивать защиту от проникновения припоя в процессе пайки в переходное отверстие.	Обеспечить перекрытие сквозных и межслойных металлизированных отверстий паяльной маской (см. требования стандарта IPC-7095A).     Пример перекрытия отверстий паяльной маской

 

Пустоты в шариковых выводах BGA. Один из предыдущих выпусков энциклопедии  был посвящен анализу пустот в паяных соединениях, однако природа возникновения пустот в шариковых выводах может отличаться от обычных компонентов. Причины возникновения пустот в шариковых выводах могут быть связаны с нарушением технологических режимов пайки, ошибками конструкции печатных плат, дефектами производства компонентов. Ниже приведен дополнительный анализ причин возникновения пустот в шариковых выводах. Данный раздел подготовлен на основе международного стандарта IPC-7095A, который дает четкие инструменты анализа, классификации, степени опасности и методов обнаружения подобных дефектов.

Пример дефекта	Описание дефекта	Возможные причины	Методы предотвращения
	Небольшие пустоты на границе шарикового вывода и контактной площадки корпуса компонента. Метод контроля – рентген, снятие микрошлифа.	Дефект возникает на этапе производства компонентов.	Ввести выборочный входной контроль (рентген) Заменить производителя компонентов.
Пример сечения печатной платы с контактными площадками, имеющими в центре углубление, и компонента BGA до сборки ПУ.   Пример образования дефектов паяных соединений во время процесса пайки.	Большие пустоты в месте контакта вывода компонента и контактной площадки на печатной плате. Метод контроля – рентген, снятие микрошлифа. Возникают как при пайке BGA с применением флюс-геля, так и при использовании паяльной пасты.	Неправильная конструкция контактных площадок Некоторые производители применяют специальную конструкцию контактных площадок для BGA с межслойными или сквозными металлизированными отверстиями. Подобная конструкция применяется с целью упрощения центрирования компонентов с шариковыми выводами при установке, однако в процессе пайки это будет приводить к формированию больших пустот (см. рис.).	Исключить сквозные межслойные металлизированные отверстия на контактных площадках под компоненты с шариковыми выводами (сквозные и межслойные металлизированные отверстия должны быть отделены от контактной площадки зауженным проводником и перекрыты паяльной маской, см. пример выше).