Blog de PCB - Análisis de fallos de la conexión de soldadura entre FPGA y PCB

FPGA para la mayoría de los productos electrónicos PCB Board Sistema, Abarca muchas esferas comerciales y de Defensa, La mayoría de las FPGA utilizan paquetes bga. Bga tan pronto como aparece, Se convierte en una opción de alta densidad, De alto rendimiento, Multifunción y alta I/O - Pin encapsulación de CPU, Puente norte - Sur y otros chips vlsi. Its features are:
1. Aunque mi número/Aumento del pin o, La distancia entre los pines es mucho mayor que qfp, thus improving the assembly yield;
2. Aunque su consumo de energía aumenta, Bga se puede soldar a través de un chip de colapso controlado, Llamada soldadura C4, which can improve its electrothermal performance:
3. Reducción del espesor superior a 1/2 en comparación con el qfp, Más de tres veces menos peso/4;
4. Reducción de los parámetros parasitarios, Pequeño retraso en la transmisión de la señal, and the frequency of use is greatly improved;
5. La soldadura coplanar se puede utilizar para el montaje, with high reliability;
6. El paquete bga sigue siendo el mismo que qfp y PGA, which occupies too much substrate area;

Solder joint failure failures frequently occur in FGPAs, En todos los tipos de productos comerciales y de Defensa. Cuando FPGA está encapsulado en bga, FPGA es propenso a fallos de conexión de soldadura. Incapacidad para aislar la causa del fallo de soldadura, La detección temprana es muy difícil, Las fallas intermitentes se actualizan con el tiempo hasta que el rendimiento del dispositivo es poco fiable o inoperable. Sin embargo,, Lo que sucede a menudo, Este problema se puede resolver, Es el Grupo ridgetop SJ - Bist. En general, welding failure means that the welded joint breaks under certain conditions due to various factors (such as: stress, Temperatura, Tela, Calidad de la soldadura y condiciones reales de trabajo, Etc..). Una vez que la articulación falla, Componentes estrechamente interconectados que separan parcialmente, Desgarro e hinchazón, Causar daños en la estructura soldada, Detener el equipo e influir en la producción normal.

Qué factores pueden causar fallos en las conexiones de soldadura?
Common failure reasons:
1) Stress-related failures-for devices in operation
Usually, the defects of the Tela itself (such as chemical composition inhomogeneity, local micro-cracks), Grietas calientes y frías, Sin soldadura, Inclusión de escoria, Agujeros de aire y subcotización en soldaduras por diversas razones, Etc.., Durante el proceso de soldadura. The high residual stress in the near seam area (including the structural stress of the phase transformation of the weld and the heat affected zone), Y el ablandamiento de la estructura y la embriaguez después del enfriamiento a alta temperatura durante el proceso de soldadura., Es la causa fundamental de la falla de la articulación, También puede causar fallo articular. La fractura quebradiza o la expansión de las articulaciones proporcionan una condición. En la actualidad, el método para predecir el fallo de las juntas soldadas es el modelo estadístico degenerado.. Sin embargo,, Porque las estadísticas sólo tienen sentido cuando hay un gran número de muestras, Los modelos basados en estadísticas son en el mejor de los casos oportunos. SJ - Bist del Grupo raytor puede proporcionar, Método de medición y predicción en tiempo real del fallo de las juntas soldadas.

2) Failures related to manufacturing production
Because solder joint failures also occur during the manufacturing process. El Grupo ridgetop SJ - Bist puede detectar FPGA no instalada. Estas fallas relacionadas con la fabricación tienen sus propios desafíos de detección. La inspección visual es el método actual para determinar los fallos en el entorno de fabricación.. La principal desventaja es la incapacidad de probar e inspeccionar las juntas de soldadura. Inspección visual limitada a las juntas de soldadura fuera de la FPGA, El tamaño del tablero y otros componentes de montaje de superficie limitan la visibilidad adicional. Con el aumento de la densidad de la matriz de paquetes bga, La desviación de la bola de soldadura se hace más estricta. Paquete bga de espaciamiento fino, Hay miles de bolas de soldadura.Espaciamiento de 0 mm y 0.Diámetro de la esfera de 60 mm. En estas condiciones, El ajuste inadecuado de la almohadilla y la soldadura son las principales causas de la desconexión de la almohadilla y la desconexión parcial.. Incluso un examen de rayos X del 100% no garantiza que las juntas de soldadura se rompan cuando la soldadura no se humedece.. Otro defecto se refiere a la penetración de la bola de soldadura y el capilar de adhesión en el orificio de galvanoplastia, que no es fácil de identificar, Incluso con imágenes de rayos X. Como núcleo blando integrado, El Grupo ridgetop SJ - Bist es perfecto PCB BoardSupervisión FPGA en el entorno de fabricación.
Definition of BGA package connection failure (for thermal cycling):

The industry's definition of BGA package connection failure is:
1) Peak resistance greater than 300 ohms for 200 ns or more.
2) 10 or more failure events occur 10% of the time after 1 failure event.

Types of Weld Failures:
1) Solder ball crack
Real-time failure detection of soldered connections between a working FPGA and a PCB Board. Con el tiempo, Las grietas pueden ocurrir en la soldadura debido al daño por esfuerzo acumulado. Las grietas son comunes cuando el dispositivo está soldado al borde de un PCB. Las grietas pueden causar la separación de la bola de soldadura del paquete bga o de la parte PCB. La posición típica de la grieta es entre el paquete bga y la bola de soldadura, Otra grieta típica es PCB Board Bola de estaño. El daño continuo de la bola de soldadura agrietada puede conducir a otro tipo de fallo - ruptura de la bola de soldadura.
2) Solder ball breakage
Real-time failure detection of soldered connections between a working FPGA and a PCB Board. Una vez que hay una grieta, El estrés posterior puede conducir a la ruptura de la bola de soldadura. La ruptura resulta en bolas de soldadura y PCB Board Separación completa, Causar un Estado de circuito abierto durante mucho tiempo, Contaminación y oxidación de la superficie de fractura. El resultado final es un descenso de la conexión a un cortocircuito intermitente a un circuito abierto a largo plazo.
3) Missing solder balls
Subsequent mechanical stresses that lead to cracks, Eventualmente resulta en fracturas, También puede conducir a la dislocación de la bola de soldadura rota. La bola de soldadura perdida no sólo causa el fallo de la conexión del Pin, Sin embargo, la bola de soldadura colocada fuera de lugar puede atascarse en otra posición, causando un cortocircuito inimaginable en otro circuito.

Signos eléctricos de fallo de la bola de soldadura: la rotura de la bola de soldadura abierta y cerrada periódicamente puede dar lugar a un fallo intermitente de la señal eléctrica. Vibración, Mover, Cambio de temperatura, U otros esfuerzos pueden causar que las bolas de soldadura dañadas se abran y cierren, Causa un fallo intermitente de la señal eléctrica. Materiales flexibles utilizados PCB Board Las fábricas también hacen posible esta señal intermitente, Como la desconexión y el cierre causados por el estrés vibratorio, La apertura y el cierre impredecibles de los circuitos de soldadura de bolas pueden dar lugar a señales intermitentes. Esta falla intermitente es difícil de diagnosticar. Además, I/El circuito o - Buffer alrededor de la FPGA hace casi imposible medir la resistencia de la red de soldadura. A device that fails in a working FPGA may pass without any fault finding (NTF) on the test bed because the solder joints are temporarily connected. Muchos usuarios encuentran que FPGA no funciona correctamente, Por esta razón, al presionar P manualmente, la FPGA funcionará correctamente.

FPGA y PCB Board Tiempo de trabajo: SJ - Bist detecta el Estado de soldadura en tiempo real. En la actualidad, Técnicas como la inspección visual, Visual, Las pruebas de rayos X y fiabilidad utilizadas en el proceso de fabricación son difíciles de realizar porque la reflexión es eléctrica. La falla de la señal es casi invisible cuando el dispositivo no está energizado. Detección temprana de fallos inminentes, SJ - Bist soporta el mantenimiento del equipo basado en el Estado y reduce las fallas intermitentes. Su excelente sensibilidad y sensibilidad permiten a SJ - Bist detectar y desactivar una alta resistencia inferior a 100 ohmios en dos ciclos de reloj sin alarmas de error. Como solución escalable, Se puede adjuntar al Centro de pruebas existente del usuario sin añadir recursos adicionales.

FPGA para la mayoría de los sistemas electrónicos, Abarca muchas esferas comerciales y de Defensa, La mayoría de las FPGA utilizan paquetes bga. Bga tan pronto como aparece, Se convierte en una opción de alta densidad, De alto rendimiento, Multifunción y alta I/O - Pin encapsulación de CPU, Puente norte - Sur y otros chips vlsi. Its features are:
1. Aunque mi número/Aumento del pin o, La distancia entre los pines es mucho mayor que qfp, thus improving the assembly yield;
2. Aunque su consumo de energía aumenta, Bga se puede soldar a través de un chip de colapso controlado, Llamada soldadura C4, which can improve its electrothermal performance:
3. Reducción del espesor superior a 1/2 en comparación con el qfp, Más de tres veces menos peso/4;
4. Reducción de los parámetros parasitarios, Pequeño retraso en la transmisión de la señal, and the frequency of use is greatly improved;
5. La soldadura coplanar se puede utilizar para el montaje, with high reliability;
6. El paquete bga sigue siendo el mismo que qfp y PGA, which occupies too much substrate area;

Solder joint failure failures frequently occur in FGPAs, En todos los tipos de productos comerciales y de Defensa. Cuando FPGA está encapsulado en bga, FPGA es propenso a fallos de conexión de soldadura. Incapacidad para aislar la causa del fallo de soldadura, La detección temprana es muy difícil, Las fallas intermitentes se actualizan con el tiempo hasta que el rendimiento del dispositivo es poco fiable o inoperable. Sin embargo,, Lo que sucede a menudo, Este problema se puede resolver, Es el Grupo ridgetop SJ - Bist. En general, welding failure means that the welded joint breaks under certain conditions due to various factors (such as: stress, Temperatura, material, Calidad de la soldadura y condiciones reales de trabajo, Etc..). Una vez que la articulación falla, Componentes estrechamente interconectados que separan parcialmente, Desgarro e hinchazón, Causar daños en la estructura soldada, Detener el equipo e influir en la producción normal.

Qué factores pueden causar fallos en las conexiones de soldadura?
Common failure reasons:
1) Stress-related failures - for devices in operation
Usually, the defects of the material itself (such as chemical composition inhomogeneity, local micro-cracks), Grietas calientes y frías, Sin soldadura, Inclusión de escoria, Agujeros de aire y subcotización en soldaduras por diversas razones, Etc.., Durante el proceso de soldadura. The high residual stress in the near seam area (including the structural stress of the phase transformation of the weld and the heat affected zone), Y el ablandamiento de la estructura y la embriaguez después del enfriamiento a alta temperatura durante el proceso de soldadura., Es la causa fundamental de la falla de la articulación, También puede causar fallo articular. La fractura quebradiza o la expansión de las articulaciones proporcionan una condición. En la actualidad, el método para predecir el fallo de las juntas soldadas es el modelo estadístico degenerado.. Sin embargo,, Porque las estadísticas sólo tienen sentido cuando hay un gran número de muestras, Los modelos basados en estadísticas son en el mejor de los casos oportunos. SJ - Bist del Grupo raytor puede proporcionar, Método de medición y predicción en tiempo real del fallo de las juntas soldadas.

2) Failures related to manufacturing production
Because solder joint failures also occur during the manufacturing process. El Grupo ridgetop SJ - Bist puede detectar FPGA no instalada. Estas fallas relacionadas con la fabricación tienen sus propios desafíos de detección. La inspección visual es el método actual para determinar los fallos en el entorno de fabricación.. La principal desventaja es la incapacidad de probar e inspeccionar las juntas de soldadura. Inspección visual limitada a las juntas de soldadura fuera de la FPGA, El tamaño del tablero y otros componentes de montaje de superficie limitan la visibilidad adicional. Con el aumento de la densidad de la matriz de paquetes bga, La desviación de la bola de soldadura se hace más estricta. Paquete bga de espaciamiento fino, Hay miles de bolas de soldadura.Espaciamiento de 0 mm y 0.Diámetro de la esfera de 60 mm. En estas condiciones, El ajuste inadecuado de la almohadilla y la soldadura son las principales causas de la desconexión de la almohadilla y la desconexión parcial.. Incluso un examen de rayos X del 100% no garantiza que las juntas de soldadura se rompan cuando la soldadura no se humedece.. Otro defecto se refiere a la penetración de la bola de soldadura y el capilar de adhesión en el orificio de galvanoplastia, que no es fácil de identificar, Incluso con imágenes de rayos X. Como núcleo blando integrado, El Grupo ridgetop SJ - Bist es perfecto PCB BoardSupervisión FPGA en el entorno de fabricación.
Definition of BGA package connection failure (for thermal cycling):

The industry's definition of BGA package connection failure is:
1) Peak resistance greater than 300 ohms for 200 ns or more.
2) 10 or more failure events occur 10% of the time after 1 failure event.

Types of Weld Failures:
1) Solder ball crack
Real-time failure detection of soldered connections between a working FPGA and a PCB Board. Con el tiempo, Las grietas pueden ocurrir en la soldadura debido al daño por esfuerzo acumulado. Las grietas son comunes cuando el dispositivo está soldado al borde de un PCB. Las grietas pueden causar la separación de la bola de soldadura del paquete bga o de la parte PCB. La posición típica de la grieta es entre el paquete bga y la bola de soldadura, Otra grieta típica es PCB Board Bola de estaño. El daño continuo de la bola de soldadura agrietada puede conducir a otro tipo de fallo - ruptura de la bola de soldadura.
2) Solder ball breakage
Real-time failure detection of soldered connections between a working FPGA and a PCB Board. Una vez que hay una grieta, El estrés posterior puede conducir a la ruptura de la bola de soldadura. La ruptura resulta en bolas de soldadura y PCB Board Separación completa, Causar un Estado de circuito abierto durante mucho tiempo, Contaminación y oxidación de la superficie de fractura. El resultado final es un descenso de la conexión a un cortocircuito intermitente a un circuito abierto a largo plazo.
3) Missing solder balls
Subsequent mechanical stresses that lead to cracks, Eventualmente resulta en fracturas, También puede conducir a la dislocación de la bola de soldadura rota. La bola de soldadura perdida no sólo causa el fallo de la conexión del Pin, Sin embargo, la bola de soldadura colocada fuera de lugar puede atascarse en otra posición, causando un cortocircuito inimaginable en otro circuito.

Signos eléctricos de fallo de la bola de soldadura: la rotura de la bola de soldadura abierta y cerrada periódicamente puede dar lugar a un fallo intermitente de la señal eléctrica. Vibración, Mover, Cambio de temperatura, U otros esfuerzos pueden causar que las bolas de soldadura dañadas se abran y cierren, Causa un fallo intermitente de la señal eléctrica. Materiales flexibles utilizados PCB Board Las fábricas también hacen posible esta señal intermitente, Como la desconexión y el cierre causados por el estrés vibratorio, La apertura y el cierre impredecibles de los circuitos de soldadura de bolas pueden dar lugar a señales intermitentes. Esta falla intermitente es difícil de diagnosticar. Además, I/El circuito o - Buffer alrededor de la FPGA hace casi imposible medir la resistencia de la red de soldadura. A device that fails in a working FPGA may pass without any fault finding (NTF) on the test bed because the solder joints are temporarily connected. Muchos usuarios encuentran que FPGA no funciona correctamente, Por esta razón, al presionar P manualmente, la FPGA funcionará correctamente.

FPGA y PCB Board Tiempo de trabajo: SJ - Bist detecta el Estado de soldadura en tiempo real. En la actualidad, Técnicas como la inspección visual, Visual, Las pruebas de rayos X y fiabilidad utilizadas en el proceso de fabricación son difíciles de realizar porque la reflexión es eléctrica. La falla de la señal es casi invisible cuando el dispositivo no está energizado. Detección temprana de fallos inminentes, SJ - Bist soporta el mantenimiento del equipo basado en el Estado y reduce las fallas intermitentes. Su excelente sensibilidad y sensibilidad permiten a SJ - Bist detectar y desactivar una alta resistencia inferior a 100 ohmios en dos ciclos de reloj sin alarmas de error. Como solución escalable, Se puede adjuntar al Centro de pruebas existente del usuario sin añadir recursos adicionales PCB Board.