Data PCB - Analisis kegagalan sambungan penyelamatan antara papan FPGA dan PCB

FPGAs digunakan dalam kebanyakan sistem papan PCB elektronik, termasuk banyak medan komersial dan pertahanan, dan kebanyakan FPGAs menggunakan pakej BGA. Setelah BGA muncul, ia menjadi pilihan untuk pakej pin I/O yang tinggi seperti CPU dan jambatan utara-selatan. Cirinya adalah:1. Walaupun bilangan pin I/O meningkat, jarak pin jauh lebih besar daripada yang QFP, demikian meningkatkan hasil pengumpulan; 2. Walaupun konsumsi kuasa meningkat, BGA boleh diseweld oleh kaedah cip runtuh yang dikawal, disebut sebagai penywelding C4, yang boleh meningkatkan prestasi elektrotermalnya:3. Ketempatan dikurangkan dengan lebih dari 1/2 dibandingkan dengan QFP, dan berat dikurangkan dengan lebih dari 3/4; 4. Parameter parasit dikurangkan, lambat penghantaran isyarat kecil, dan frekuensi penggunaan meningkat; 5. penywelding Coplanar boleh digunakan untuk pemasangan, dengan kepercayaan tinggi; 6. Pakej BGA masih sama dengan QFP dan PGA, yang menguasai terlalu banyak kawasan substrat;

Kegagalan kongsi Solder sering berlaku dalam FGPA, dalam semua jenis produk komersial dan pertahanan. Apabila FPGA dikemaskan dalam pakej BGA, FPGA susah untuk gagal sambungan tentera. Penyebab kegagalan penyelesaian tidak dapat diasingkan, pengesan awal sangat sukar, dan kegagalan intermittent boleh meningkat pada masa sehingga peralatan menyediakan prestasi yang tidak dipercayai atau menjadi tidak boleh beroperasi. Namun, seperti yang sering berlaku, masalah ini boleh diselesaikan, dan ia adalah Ridgetop-Group SJ-BIST. Secara umum, kegagalan penywelding bermakna kesatuan penywelding pecah dalam keadaan tertentu disebabkan pelbagai faktor (seperti: tekanan, suhu, bahan, kualiti penywelding dan keadaan kerja sebenar, dll.). Bila kesatuan gagal, komponen yang terhubung secara dekat satu sama lain akan terpisah, hancur dan dikembangkan, menghasilkan kerosakan kepada struktur penywelded, menyebabkan peralatan kehabisan masa dan mempengaruhi produksi normal. Faktor apa yang boleh menyebabkan sambungan tersumbat gagal? Alasan kegagalan umum:1) Kegagalan-peranti berkaitan dengan tekanan dalam operasi Biasanya, kegagalan bahan itu sendiri (seperti komposisi kimia tidak homogeneiti, mikroretak setempat), retak panas dan sejuk, penetrasi tidak lengkap, termasuk slag, pore dan undercuts dalam penyelut disebabkan sebab-sebab, dll., semasa proses penyelut. Tekanan sisa tinggi di kawasan selam dekat (termasuk tekanan struktur fasa pengubahan selam dan kawasan yang terkena panas), serta lembut struktur pada suhu tinggi semasa proses selam dan pelengkapan selepas sejuk, adalah sebab punca kegagalan gabungan, dan juga berkontribusi kepada kegagalan gabungan. Kerosakan atau pengembangan kongsi menyediakan syarat. Kaedah semasa untuk meramalkan kegagalan sambungan terweld adalah model penghancur statistik. Namun, kerana statistik hanya bermakna apabila bilangan besar sampel wujud, model berdasarkan statistik adalah sebaik-baik penyelesaian stopgap. SJ-BIST dari Kumpulan Raytor boleh menyediakan cara langsung, masa-realiti untuk mengukur dan meramalkan kegagalan sambungan tersumbat.2) Kegagalan berkaitan dengan produksi Kerana kegagalan kumpulan tentera juga berlaku semasa proses penghasilan. Ridegtop-Group SJ-BIST boleh mengesan FPGAs tidak dilekap. Kegagalan berkaitan dengan penghasilan ini mempunyai set cabaran pengesan mereka sendiri. Pemeriksaan visual adalah kaedah yang kini digunakan untuk menentukan kegagalan dalam persekitaran penghasilan. Kegagalan utama adalah ketidakmampuan untuk menguji dan memeriksa kongsi tentera. Pemeriksaan visual adalah terhad kepada kongsi solder pada baris luar FPGA, sementara saiz papan dan komponen lain lekapan permukaan terhad keterangan lanjut. Sebagaimana ketepatan tata pakej BGA meningkat, pelepasan bola tentera menjadi lebih ketat. Dalam pakej BGA yang bagus, terdapat ribuan bola tentera dengan 1.0 mm dan diameter bola 0.60 mm. Dalam keadaan ini, penyesuaian dan penyelamatan pad tidak cukup menjadi penyebab utama pemutusan pad dan kegagalan pemutusan sebahagian. Walaupun pemeriksaan X-ray 100% tidak dijamin untuk mencari pecahan kongsi tentera apabila tentera tidak basah pad. Salah satu lagi yang melibatkan bola askar dan menempel penetrasi kapilar ke dalam lubang yang dilapisi tidak mudah untuk dikenali, walaupun dengan imej X-ray. Sebagai inti lembut terkandung, Ridgetop-Group SJ-BIST benar-benar sesuai untuk pengawasan papan-FPGA PCB dalam persekitaran penghasilan. Definisi kegagalan sambungan pakej BGA (untuk basiklan panas):Definisi industri kegagalan sambungan pakej BGA ialah:1) Keperlawanan puncak yang lebih besar dari 300 ohms untuk 200 ns atau lebih.2) 10 atau lebih peristiwa kegagalan berlaku 10% masa selepas 1 peristiwa kegagalan. Jenis Kegagalan Gelombang:1) Bola Solder retak pengesan kegagalan Real-time sambungan tentera antara FPGA yang bekerja dan papan PCB. Selama masa, penyumbang boleh mengembangkan retak disebabkan kerosakan dari tekanan berkumpul. Cracks adalah biasa di tepi di mana peranti ditetapkan ke PCB. Cracks boleh menyebabkan bola tentera berpisah dari bahagian pakej BGA atau PCB. Lokasi retak biasa adalah antara pakej BGA dan bola askar, dan retak biasa lain adalah antara papan PCB dan bola askar. Kecederaan terus pada bola tentera pecah boleh membawa kepada jenis kegagalan lain - pecahan bola tentera.2) pecahan bola tentera Pengesanan kegagalan Real-time pengesanan sambungan tentera antara FPGA yang bekerja dan papan PCB. Setelah ada retak, tekanan seterusnya boleh menyebabkan bola askar patah. Kerosakan menyebabkan bola solder dan papan PCB terpisah sepenuhnya, menghasilkan keadaan sirkuit terbuka untuk masa yang lama, kontaminasi dan oksidasi permukaan kerosakan. Hasil akhir adalah dari sambungan yang rosak ke sirkuit terbuka yang pendek sepanjang perjalanan ke sirkuit terbuka yang lebih panjang.3) Bola tentera hilang Tekanan mekanikal berikutnya yang membawa kepada pecahan, dan akhirnya pecahan, juga boleh menyebabkan dislokasi bola tentera pecahan. Bukan sahaja bola tentera hilang gagal sambungan pin itu, tetapi bola tentera yang salah ditempatkan boleh terjebak di lokasi lain menyebabkan pendek yang tidak dapat dibayangkan dalam sirkuit lain. Tanda Elektrik Kegagalan Bola Solder: Pembukaan dan penutupan kadar-kadar pecahan bola Solder boleh menyebabkan kegagalan isyarat elektrik berturut-turut. Vibration, pergerakan, perubahan suhu, atau tekanan lain boleh menyebabkan bola tentera patah terbuka dan ditutup, yang menyebabkan kegagalan secara intermittent isyarat elektrik. Bahan fleksibel yang digunakan oleh kilang papan PCB juga membuat isyarat intermittent ini mungkin, seperti pecah terbuka dan dekat disebabkan oleh tekanan getaran, dan pembukaan dan penutupan tidak terduga sirkuit bola tentera menyebabkan isyarat intermittent. Kesalahan ini adalah sukar untuk dijanjosi. Selain itu, sirkuit penimbal I/O sekitar FPGA membuatnya hampir mustahil untuk mengukur nilai perlawanan rangkaian tentera. Peranti yang gagal dalam FPGA yang berfungsi boleh lulus tanpa sebarang kesalahan ditemui (NTF) pada