PCB 블로그 - FPGA 및 PCB 보드 용접 연결 실패 분석

FPGA는 많은 상업 및 국방 분야를 포함하여 대부분의 전자 PCB 보드 시스템에 사용되며 대부분의 FPGA는 BGA 패키지를 사용합니다.BGA가 등장하자 CPU, 남북교 등 초대형 집적회로칩의 고밀도, 고성능, 다기능, 고I/O 핀패키지의 선택이 됐다.특징은 다음과 같습니다.I/O 핀의 수가 증가했음에도 불구하고 핀의 간격이 QFP보다 훨씬 커서 조립 완료율을 높였습니다.2.BGA의 전력 소비량은 증가하지만, C4 용접이라는 제어 함몰 칩 방법을 통해 용접 할 수 있습니다.이는 전열 성능을 향상시킵니다: 3.QFP 대비 두께는 1/2 이상, 무게는 3/4 이상 감소했습니다.4.기생 파라미터를 낮추어 신호 전송 지연이 적고 사용 빈도가 크게 높아졌다;5.공면용접으로 조립할 수 있어 신뢰성이 높음;6.BGA 패키지는 여전히 QFP 및 PGA와 동일하며 라이닝 면적을 너무 많이 차지합니다.

용접점 고장은 FGPA에서 자주 발생하며, 모든 종류의 상업용 및 국방용 제품에서 발생한다.FPGA가 BGA 패키지에 패키지되어 있을 때 FPGA는 용접재 연결 고장의 영향을 받기 쉽다.용접 고장의 원인은 격리할 수 없고, 초기 검사는 매우 어렵으며, 간헐적 고장은 장치의 성능이 신뢰할 수 없거나 작동할 수 없을 때까지 시간이 지남에 따라 업그레이드될 수 있습니다.그러나 종종 발생하는 것처럼이 문제는 Ridgetop Group SJ-BIST에서 해결할 수 있습니다.일반적으로 용접실효란 용접접두가 일정한 조건하에서 응력, 온도, 재료, 용접질량과 실제작업조건 등 여러가지 요소로 인해 끊어지는 것을 말한다. 일단 이음매가 실효되면 서로 밀접하게 연결된 부품이 부분적으로 분리, 찢어지고 팽창하여 용접구조의 손상을 초래하고설비의 정지를 초래하여 정상적인 생산에 영향을 주다.용접 연결을 무력화하는 요인은 무엇입니까?흔히 볼 수 있는 고장 원인: 1) 설비의 운행 중의 응력 관련 고장은 일반적으로 용접 과정에서 재료 자체의 결함 (예를 들어 화학 성분이 고르지 않고 국부적인 미세한 균열), 냉열 균열, 비용접, 찌꺼기, 기공과 용접봉의 테두리 물기 등이다.용접봉 부근 구역의 높은 잔여 응력 (용접봉 상변과 열 영향 구역의 구조 응력 포함) 과 용접 과정 중 구조가 고온에서 연화되고 냉각된 후의 아삭아삭함은 이음매가 효력을 잃는 근본 원인이자 이음매가 효력을 잃는 원인 중의 하나이다.이음매의 아삭한 단열이나 팽창은 조건을 제공한다.현재 용접 연결의 무력화를 예측하는 방법은 퇴화 모델을 집계하는 것이다.그러나 통계는 많은 샘플이 존재할 때만 의미가 있기 때문에 통계에 기반한 모델은 기껏해야 임시방편에 불과하다.토르 그룹의 SJ-BIST는 용접 연결의 고장을 측정하고 예측하는 직접적이고 실시간 방법을 제공합니다. 2) 제조 생산과 관련된 고장은 용접 헤드 고장도 제조 과정에서 발생하기 때문입니다.Ridegtop Group SJ-BIST는 설치되지 않은 FPGA를 감지합니다.제조와 관련된 이러한 고장은 그 자체의 일련의 검측 도전이 있다.시각 검사는 현재 제조 환경의 장애를 파악하는 데 사용되는 방법입니다.주요 단점은 용접점을 테스트하고 검사할 수 없다는 것입니다.시각 검사는 FPGA 외부 배열의 용접점으로만 제한되며 보드 크기 및 기타 표면 장착 어셈블리는 추가 가시성을 제한합니다.BGA 패키징 패턴의 밀도가 증가함에 따라 용접구의 편차가 더욱 엄격해졌다.가느다란 간격 BGA 패키지에는 1.0mm 간격, 0.60mm 지름의 볼 수천 개가 용접되어 있다.이 경우 용접 디스크 튜닝과 용접 부족이 용접 디스크 분리 및 부분 분리 고장의 주요 원인이 됩니다.용접재에 윤습용접판이 없을 때 100% x선검사라 하더라도 용접점이 끊어졌음을 보장할수 없다.또 다른 결함은 용접구와 접착 모세관이 도금 구멍에 침투하는 것으로 X선 영상을 사용해도 식별이 쉽지 않다.Ridgetop Group SJ-BIST는 내장형 소프트 코어로서 제조 환경에서 PCB 보드 FPGA 모니터링에 적합합니다.BGA 패키징 연결 장애에 대한 정의(열 순환용): BGA 패키징에 대한 업계의 연결 장애는 다음과 같다: 1) 최대 저항이 300옴보다 크면 200ns 이상에 달한다. 2) 1회 고장 사건 이후 10% 동안 10회 이상 고장 사건이 발생한다.용접 장애 유형: 1) 용접 볼 파열이 작동하는 FPGA와 PCB 보드 사이의 용접 연결에 대한 실시간 장애 감지.시간이 지남에 따라 누적 응력으로 인한 손상으로 용접에 금이 갈 수 있습니다.균열은 장치에서 PCB의 가장자리에 용접되는 것이 일반적입니다.균열로 인해 용접구가 BGA 패키지나 PCB의 부품에서 분리됩니다.일반적인 균열은 BGA 패키지와 용접구 사이에 위치하며 또 다른 일반적인 균열은 PCB 보드와 용접구 사이에 있습니다.균열이 있는 용접구의 지속적인 손상은 또 다른 유형의 고장을 초래할 수 있습니다. - 용접구가 끊어질 수 있습니다. 2) 용접구가 끊어지는 작업의 FPGA와 PCB 보드 사이의 용접 연결에 대한 실시간 고장 검사.일단 균열이 생기면 그 후의 응력으로 용접구가 파열될 수 있다.파열로 인해 용접구와 PCB 보드가 완전히 분리되어 파열 표면이 장기간 회로 상태, 오염 및 산화되었습니다.최종 결과는 연결에서 짧은 간헐적 오프라인으로, 더 긴 오프라인으로 다운그레이드됩니다. 3) 용접구 부재로 균열이 발생하고 최종적으로 끊어지는 후속 기계적 응력으로 인해 끊어진 용접구가 어긋날 수도 있습니다.분실된 용접구는 핀의 연결을 무력화할 뿐만 아니라 잘못 놓인 용접구가 다른 위치에 끼어 다른 회로에 상상할 수 없는 합선이 발생할 수 있다.용접구 고장의 전기 징후: 용접구 파열의 주기적인 열기와 닫기는 간헐적인 전신호 고장을 초래할 수 있다.진동, 이동, 온도 변화 또는 기타 응력으로 인해 손상된 용접구가 열리고 닫혀 전기 신호가 간헐적으로 고장날 수 있습니다.PCB 보드 공장에서 사용되는 유연한 재료는 또한 진동 응력으로 인한 분리 및 폐쇄, 용접구 회로의 예측할 수 없는 열기 및 폐쇄로 인한 간헐적 신호와 같은 간헐적 신호를 가능하게 합니다.이런 간헐적인 고장은 진단하기 어렵다.또한 FPGA 주변의 I/O 버퍼 회로는 용접 네트워크의 저항 값을 측정하는 것이 거의 불가능합니다.작동하는 FPGA에서 장애가 발생한 장치는 NTF(장애 검색) 없이 통과할 수 있습니다.