PCB Tecnico - Possibili cause dell'effetto cuscino BGA (testa in cuscino)

Sala conferenze PCBA: possibili cause dell'effetto cuscino BGA (testa in cuscino)

Head-in-Pillow (HIP) si riferisce al fenomeno indesiderabile delle articolazioni di saldatura, che prende il nome dalla forma della testa di una persona appoggiata su un cuscino.

L'effetto cuscino (Head-in-Pillow, HIP) è utilizzato principalmente per descrivere le parti BGA del circuito stampato. La deformazione o deformazione causata da altre cause separa la sfera di saldatura del BGA dalla pasta di saldatura stampata sul circuito stampato. Quando il circuito stampato passa attraverso la zona di riflusso ad alta temperatura, la temperatura scende gradualmente e si raffredda. In questo momento, anche la scheda portante IC e la deformazione del circuito stampato ritorna lentamente allo stato prima della deformazione (a volte non tornerà indietro), ma la temperatura in questo momento è già inferiore alla temperatura di fusione della palla di saldatura e della pasta di saldatura, vale a dire, La palla di saldatura e la pasta di saldatura è già condensata dallo stato fuso di nuovo allo stato solido. Quando la deformazione della scheda portante BGA e del circuito stampato ritorna lentamente alla forma prima della deformazione, la palla di saldatura e la pasta di saldatura che sono diventati solidi entreranno di nuovo in contatto tra loro, formando così qualcosa come una testa appoggiata su un cuscino Forma di saldatura falsa o saldatura falsa.

Rilevamento HIP (Head-In-Pillow)

Secondo la teoria di cui sopra, la maggior parte dell'effetto cuscino (HIP) dovrebbe verificarsi sui bordi delle parti BGA, in particolare gli angoli, perché la deformazione è la più grave lì. Se questo è il caso, è possibile provare a utilizzare un microscopio o una visualizzazione interna in fibra ottica Osserva attraverso uno specchio, ma di solito solo le due file più esterne di sfere di saldatura possono essere viste in questo modo, ed è difficile identificarle ulteriormente all'interno. Inoltre, per osservare le sfere di saldatura BGA in questo modo, è necessario assicurarsi che non ci siano parti alte accanto a loro per bloccare la linea di vista. Ora il circuito stampato Il design ad alta densità è abbastanza restrittivo nell'implementazione.

Inoltre, l'effetto cuscino (HIP) è generalmente difficile da trovare dall'attuale macchina di ispezione a raggi X 2D, perché la maggior parte dei raggi X può essere ispezionata solo dall'alto verso il basso e la posizione della testa rotta non può essere vista. Se c'è, può essere ruotato su e giù. L'angolo dei raggi X dovrebbe essere in grado di essere osservato. A volte può essere rilevato tramite test interni (ICT, In Circuit Test) e test di funzione (FVT, Function Verification Test), perché questo tipo di macchina utilizza solitamente un metodo di funzionamento del letto ad ago, che richiede una pressione esterna aggiuntiva sul circuito stampato., In modo che le palle di saldatura e la pasta di saldatura che erano l'una accanto all'altra abbiano la possibilità di separarsi, ma ci saranno ancora molti prodotti difettosi che fluiscono nel mercato, di solito tali prodotti difettosi saranno rapidamente trovati dai clienti per avere problemi funzionali e essere restituiti Pertanto, come prevenire l'effetto cuscino è in realtà un problema importante per SMT.

Inoltre, si può anche considerare la combustione della scheda (Burn / In) per filtrare le schede con HIP (se l'impiallacciatura viene bruciata per aumentare la temperatura), perché la temperatura della scheda aumenterà durante la combustione e la temperatura sarà La scheda è deformata, la scheda è deformata e i giunti di saldatura di saldatura vuoto / falso hanno la possibilità di apparire. Pertanto, il programma deve essere aggiunto per il test di autodiagnosi durante la combustione della macchina. Se la posizione dell'HIP non è nel circuito del test del programma, non può essere trovata. NS.

Attualmente, i metodi più affidabili per analizzare i fenomeni avversi dell'HIP sono la penetrazione del colore rosso e la sezione trasversale, ma entrambi questi metodi sono test distruttivi, quindi non è consigliabile utilizzarli se non necessario.

Recentemente, la tecnologia di [3D X-Ray CT] ha fatto una svolta, che può controllare efficacemente le carenze di questo tipo di saldatura HIP o NWO (Non-Wet-Open) ed è gradualmente diventata popolare, ma il costo della macchina non è ancora sufficiente. Solo economico.

Possibili cause di HIP

Sebbene l'effetto cuscino si verifichi durante la saldatura a riflusso, la causa effettiva dell'effetto cuscino può essere ricondotta a materiali poveri e sul lato dell'impianto di assemblaggio del circuito stampato, può essere ricondotta alla stampa della pasta di saldatura, al posizionamento di parti / fette. La precisione e l'impostazione della temperatura del forno a riflusso... etc.

Di seguito sono riportati diversi possibili motivi per gli svantaggi dell'effetto cuscino (HIP):

1. Pacchetto BGA (Pacchetto)

Se ci sono sfere di saldatura di diverse dimensioni nello stesso pacchetto BGA, le sfere di saldatura più piccole sono inclini allo svantaggio dell'effetto cuscino.

Inoltre, quando la resistenza alla temperatura della scheda portante del pacchetto BGA è insufficiente, la scheda portante può essere deformata e deformata durante la saldatura a riflusso, formando così un effetto cuscino.

(deformazione del substrato, dimensioni incoerenti dell'urto)

Le dimensioni delle sfere HIP variano

2. Stampa pasta saldata

La quantità di pasta di saldatura stampata sul pad di saldatura è diversa, o ci sono i cosiddetti via-in-pad sul circuito stampato, che causeranno la possibilità che la pasta di saldatura non possa toccare le sfere di saldatura. E formare un effetto cuscino.

Inoltre, se la stampa della pasta di saldatura si discosta troppo dai cuscinetti di saldatura del circuito stampato, questo di solito si verifica quando vengono assemblati più schede. Quando la pasta di saldatura si scioglie, non fornirà abbastanza saldatura per formare un ponte, che avrà la possibilità di causare un effetto cuscino.

(volume insufficiente della pasta di saldatura, disallineamento di stampa)

HIP-Solder Paste Printing Uneven HIP-Solder Paste Printing Offset

Se la precisione della macchina di posizionamento è insufficiente o la posizione e l'angolo XY non sono regolati correttamente durante il posizionamento delle parti, si verificherà anche il problema del disallineamento delle sfere di saldatura BGA e dei cuscinetti di saldatura.

Inoltre, la macchina di posizionamento deprimerà leggermente la distanza dell'asse Z quando posiziona parti IC sul circuito stampato per garantire che le sfere di saldatura BGA siano in contatto efficace con la pasta di saldatura sui cuscinetti del circuito stampato, in modo che la saldatura BGA possa essere assicurata durante la saldatura a riflusso. Le sfere sono perfettamente saldate ai pad del circuito stampato. Se la forza o la formazione della pressione verso il basso dell'asse Z è insufficiente, c'è la possibilità che alcune sfere di saldatura non siano in grado di contattare la pasta di saldatura, il che causerà la possibilità di HIP.

(Posizionamento XY impreciso, forza di posizionamento insufficiente)

Le parti HIP sono poste in offset sotto pressione

4. Profilo di riflusso

Quando la temperatura di riflusso o il tasso di riscaldamento non sono impostati correttamente, si verificheranno facilmente problemi come nessuna fusione di stagno o circuito stampato e piegatura del bordo portante BGA o deformazione del bordo, che formeranno HIP. Si può fare riferimento all'articolo sulle possibili cause di saldatura simultanea BGA e cortocircuito per capire la saldatura BGA causata dalla scheda portante BGA e dalla scheda circuito a causa della grande differenza in CTE e del TAL troppo lungo (Time Above Liquids). E analisi del cortocircuito.

Inoltre, va notato che se la temperatura della zona di preriscaldamento aumenta troppo velocemente, guiderà facilmente il flusso a volatilizzare prematuramente, il che formerà facilmente l'ossidazione della saldatura e causerà una scarsa bagnatura. In secondo luogo, è meglio non regolare la temperatura di picco troppo alta o troppo a lungo. Si consiglia di fare riferimento alle raccomandazioni di temperatura e tempo delle parti.

Curvatura della parte HIP

5. Ossidazione della palla di saldatura

Dopo che il BGA è completato nella fabbrica PCB, la sonda sarà utilizzata per contattare le sfere di saldatura per test funzionali. Se la pulizia della sonda non viene trattata bene, c'è la possibilità che i contaminanti siano contaminati sulle sfere di saldatura BGA e causino una scarsa saldatura. In secondo luogo, se il pacchetto BGA non è correttamente conservato in un ambiente a temperatura e umidità controllata, c'è una buona probabilità che le sfere di saldatura vengano ossidate per influenzare le proprietà di incollaggio della saldatura.