BGA Lehim Defektləri: X-şüası ilə MXB Yoxlama Üsulları və Təmiri

Təqdimat

Texnologiyanın daimi inkişafı elektronikaları daha ağıllı, sürətli və kompakt cihazlara doğru aparıb. Bu məhsullara tələbat, müasir dövr dövrlərinin artırılmış mürəkkəbliyini etibarlı şəkildə birləşdirmək və tez toplamaq üçün yüksək sıxlıq texnologiyalarının inkişafını tələb edib. Top lövhəli massiv (BGA) cihazları, mikrosxem sıxlığını maksimuma çatdırma və PCB montajında performansı artırma qabiliyyəti sayəsində əsas həll kimi meydana çıxıb.

Müasir elektron istehsalat BGA komponentlərini geniş şəkildə qəbul etmişdir. Bu texnologiya həm smartfonlar və oyun cihazları kimi istehlak elektronikasında, həm də kosmik texnologiyalar və tibbi elektronika kimi yüksək səviyyəli sektorlarda istifadə olunur. İstehsal müəssisələri BGA komponentlərinin lehimləmə üsullarını mənimsəməli, rentgen yoxlama sistemlərini idarə etmə bacarığına malik olmalı və BGA komponentləri üçün irəlli-gerili işləmə texnikalarında ixtisaslaşmış olmalıdır. Bu ixtisaslaşmış texniki bacarıqlar prototip inkişafı mərhələsində böyük dəyər daşıyır və kütləvi istehsal proseslərində də eyni dərəcədə vacibdir. Bu texniki sistemin tam mənimsənilməsi son məhsulların performans standartlarını ödəməsini təmin edir.

Kürə Şəbəkə Massivi ( BGA ) Lehimləmə nədir?

Kürə Şəbəkə Massivi: Quruluşu və Dövrə Montajına Töhfəsi

Ball şəbəkəsi massivi (BGA) solder kürəciklərinin BGA cihazının altına şəbəkə naxışında düzüldüyü inteqral sxem bəndləmə texnologiyasıdır. Montaj prosesi zamanı bu kürəciklər əriməyə və paket ilə PCB arasındakı mexaniki və elektrik əlaqələri yaratmağa başlayır. Ənənəvi paketlərdən fərqli olaraq, BGA-nın solder təmasları gizlidir – bunun nəticəsində sadə vizual yoxlama ilə yoxlanılması mümkün olmur və rentgen müayinəsi kimi inkişaf etmiş müayinə texnologiyasına olan ehtiyac artır.

BGAların necə PCB-yə lehimlənməsi

• Addım 1: Solder kürəcikləri ilə dəqiq uyğunlaşan PCB izləmə yastığını layihələndirin.
• Addım 2: Hər bir yastığa lazım olan miqdarda solder pastası çatdırmaq üçün kalıp istifadə edərək PCB-ə solder pastası çəkin.
• Addım 3: Hər bir kürəciyin öz yastığı ilə uyğunlaşdığı şəkildə BGA komponentini yerləşdirin.
• Addım 4: İzli lövhə sobaya göndərilir, dövrə qızdırılır və beləliklə BGA ilə PCB arasındakı əlaqələrin yaranması üçün şəbəkədəki kürəciklər əriməyə yetərincə qızdırılır.
• Addım 5: Soyudulduqdan sonra BGA solder kürəcikləri yenidən bərkimiş olur və etibarlı təmaslar yaranır.

Kürə Şəbəkəsi Birləşmə Quruluşu

BGA Cihazlarının İnkişafı və Xüsusiyyətləri

Kürə şəbəkə düzülüşü texnologiyasının inkişafı inteqral sxemlərin daha çox giriş/çıxış sıxlığı tələb etməsi və elektron toplanmalarda məhsuldarlığın artırılması ehtiyacı ilə sürətləndi. Paket daxilindəki inteqral sxemlər daha çox istilik hasil etdikcə və daha möhkəm birləşdirmələr tələb etdikcə, BGA əhəmiyyətli bir irəliləyiş kimi meydana çıxdı.

BGA-nın əsas xüsusiyyətləri:

• Şəbəkə naxışında düzülmüşdür: Paketin alt hissəsində sətir və sütunlar şəklində yerləşdirilmiş gümüş kürələr pin sıxlığının artırılmasına imkan verir.
• Yaxşılaşdırılmış elektrik performansı: Qısa, birbaşa gümüş birləşmələr müqaviməti və induktivliyi minimuma endirir ki, bu da yüksək sürətli dövrlər üçün kritik əhəmiyyət daşıyır.
• Istilik İdarəetməsi: Geniş kontakt sahəsi və şəbəkə yayılması inteqral sxem tərəfindən yaradılan istiliyin daha effektiv şəkildə sönmsinə imkan verir.
• Yüksək sıxlıqlı PCB ilə uyğunluq: BGAlar incə kürə həcmi dəstəkləyir — yüksək sıxlıqda PCB montajı üçün faydalıdır.
• Yaxşılaşdırılmış Etibarlılıq: Həndəsi forma və strukturu gərginliyi bərabər paylayır və lehim birləşmələrinin yorulma riskini azaldır.

Niyə BGAlar Müasir Dövr lövhə dizaynında üstünlük təşkil edir

BGA və PCB tərəfdaşlığına keçid, lövhənin ölçüsünü artırmadan yüksək sürətli performansı, daha çox enerjini və daha çox qoşulma imkanını təmin etmək lazım olması ilə əlaqədardır. Bu texnoloji təkan nəsil elektron məhsulların son nəsillərində demək olar ki, bütün prosessorlar, FPGAlar və yüksək sürətli yaddaşların BGA İM kimi bəndlənməsinə səbəb oldu.

BGA Lehimləmə Üsulları

BGA Lehimləmə Üsullarına Baxış

BGA paketinin lehimlənməsi konvensiya halına gəlmiş ayaqlı paketlərə nisbətən xeyli yüksək texniki tələblər irəli sürür. Proses solder kürələrin yerləşdirilməsində tam uyğunluğa yönəlib. Əsas məqsədlərə dəqiq istilik temperaturunun idarə edilməsi əldə etmə daxildir. Prosedur nəticədə təmiz və boşluqsuz lehim birləşmələrinin yaranmasını tələb edir.

Ləhimləmə Texnikaları Aşağıdakıları Əhatə Edir:

• Reflow Prosesi: Standart metod, ləhim kürəciklərini paket və PCB arasında qlobal və ya lokal olaraq istilədirmək və əriməsi üçün reflow sobası istifadə edir.
• Manual Ləhimləmə: Əsasən BGA təmiri və ya prototip toplanması üçün istifadə olunur — tez-tez BGA komponentini isti hava aləti ilə lokal olaraq istilədirməni nəzərdə tutur.
• İsti Hava Təmir Stansiyasından İstifadə Etmək: Təmir/repair üçün xətalı BGA komponentini çıxarmaq, əvəz etmək və ya yenidən ləhimləmək üçün nəzarət olunan isti hava və/və ya IR mənbəyi tərəfindən ətrafındakı sahə istilədir.
• Tənzimləmə və Yerləşdirmə: Al-sal sistemləri və ya əl mikroskopları ləhim kürəciklərini uyğun PCB lövhələrinin üstünə dəqiq şəkildə düzləşdirir.

Vacib BGA Ləhimləmə Dəyişənləri

İdeal BGA lehimləmə üçün tövsiyələr

• Yerləşdirmədən əvvəl lehim pastasının yerləşdiyini həmişə yoxlayın — itkin yer, itkin lehim birləşməsi deməkdir.
• Sobalama zamanı PCB-ni diqqətlə dəstəkləyin, bu, bərabərsiz lehim birləşməsinin əmələ gəlməsinə səbəb olan qövrəlməni önlayır.
• Prototip və BGA bərpası üçün qiymətli toplanmaya keçməzdən əvvəl BGA komponentini lokal olaraq isitməyi təkmilləşdirmək üçün tullantı PCB-lərlə başlayın.

Lehim Birləşmə Yoxlama Üsulları və Yoxlama Texnologiyası

Niyə Yoxlama Çox vacibdir

Çünki BGA lehim birləşmələri paketin altında gizlidir və yalnız vizual əlamətlərlə nasazlığı müəyyən etmək nəzəricə mümkün deyil. Bu səbəbdən rentgen müayinəsi, həmçinin digər müayinə üsulları (optik müayinə, elektrik testi) prosesin vacib bir hissəsinə çevrilir.

BGA-lar üçün Müayinə Üsulları

1. Vizual Müayinə:

• Quraşdırma, düzləşdirmə və paketin kənarında yerləşən kürəciklərin görünməsi üçün istifadə olunur.

2. Optik Müayinə (AOI):

• Avtomatlaşdırılmış optik müayinə quraşdırma xətalarını, düzgün olmayan aralığı və paket kənarında bəzi köprü nasazlıqlarını aşkar edir.

3. Rentgen Yoxlaması:

• Həm manual, həm də avtomatlaşdırılmış rentgen müayinəsi (AXI) BGA-nın altındakı gizli lehim birləşmələrini yoxlamağa imkan verir. Rentgen görüntüləməsi lehim kürəciklərində nasazlıqlar, kövrəklik, boşluqlar, açıqlar və 'pilləkən üzü' kimi problemlərin yoxlanmasında istifadə olunur.

4. Elektrik Testi:

• Dövrə daxili və uçan prob testləri BGA ilə SBP arasındakı bütün birləşmələrin davamlılığını təsdiqləyir.

5. Digər Müayinə Üsulları:

• Səs-körmə və İQ yoxlama sistemləri də inkişaf etmiş defekt aşkarlanması üçün istifadə olunur (qat-qat ayrıılma, boşluqlar və istilik toplanması).

Yoxlama Sistemlərinin Müqayisəsi

İrəli Səviyyə Yoxlama Texnologiyası

Yoxlama texnologiyasının inkişafı real vaxt rejimində 3D AXI, yüksək həlletməli rentgen sistemləri və bərpa zamanı temperaturun çox aşağı olması və ya kifayət qədər lehim olmaması kimi nasazlığın baş vermə ehtimalı haqqında avtomatik xəbərdarlıq edə bilən proqram təminatı yaratmışdır.

Yüksək keyfiyyətli lehim birləşmələrinin yoxlanılması üzrə tövsiyələr

• Köprülənmə, boşluqlar və açıqların optimal şəffaflıqla və dəqiq aşkar edilməsi üçün rentgen yoxlama sisteminizi müntəzəm kalibrləyin.
• Avtomatlaşdırılmış rentgen yoxlamasından (AXI) kütləvi istehalatda istifadə edin. Bu, montaj prosesini sürətləndirərkən eyni zamanda yoxlamanın əhatə dairəsini saxlayır.
• Prototiplər üçün rentgen yoxlamasını optik yoxlama ilə birləşdirin, çünki insan gözü bəzən avtomatlaşdırılmış sistemlərin qaçıracağı incə nasazlıqları aşkar edə bilər.
• Hər bir BGA cihazı tərəfindən idarə olunan dövrənin yalnız yatma vəziyyətində deyil, həm də yük altında düzgün işlədiyini təmin etmək üçün rentgen yoxlamasını elektrik test üsulları ilə birləşdirin.

BGA-nın tipik nasazlıqları və onlardan necə qaçınmaq

Əla PCB və BGA dizaynına baxmayaraq, lehimləmə prosesi zamanı və ya sonra müxtəlif nasazlıqlar baş verə bilər. Səbəbləri anlamaq və qarşısını almaq etibarlı sxemlər üçün əsasdır.

Tipik BGA Lehim Nasazlıqları

Tez-tez rast gəlinən simptomlar

• Print lövhədə qeyri-sabit nasazlıqlar (açıq birləşmələr və ya soyuq birləşmələrin nəticəsi)
• İlkin işləmədən sonra qısa qapanmalar (lehim köprüsünün yaranması nəticəsində)
• Çıxış pinlərində siqnal olmaması və ya yüksək müqavimət (boşluqlar/və ya başın yastıqda olması səbəbiylə)

Tez-tez rast gəlinən BGA problemlərindən necə qaçınmaq olar

• Panel naxışlarını və kürəcik aralığını diqqətlə layihələndirin : BGA cihazı üçün iz naxışının paketə tam uyğun olduğundan əmin olun.
• Lehimləmə temperaturunu nəzarət edin : Reflyuks prosesi zamanı artıq qızdırma və ya kifayət qədər olmayan lehimləmə temperaturundan qaçının.
• Pastanın çap keyfiyyətini yoxlayın : Mümkün qədər solder paste yoxlama maşınlarından istifadə edin və padlarda lehimin çatışmaması və ya artıq olması halında dərhal düzəliş edin.
• Nəmliyə həssas BGA İM-ləri lehimləməzdən əvvəl bişirin : Bu, torbada yerləşən kürəciklərin əriməsi zamanı «popkorn» effektinin və boşluqların genişlənməsinin qarşısını alır.
• Həmişə düzgün profil verilmiş reflyuks sobası istifadə edin: Soyuq və ya yandırılmış birləşmələrin minimuma endirilməsi üçün hər bir toplama prosesi üçün pik temperaturu və müddəti standartlaşdırın.

BGA Təmir Prosesi: Alətlər və Texnikalar

Toplanma və ya yoxlama zamanı nasaz lehim birləşməsi və ya xətalı BGA komponenti aşkar edildikdə, BGA təmir prosesi başlayır. Əlavə zərərlərin qarşısını almaq üçün metodik yanaşma vacibdir.

BGA Yenidən İşləmə üçün Alətlər və Üsullar

BGA Yenidən İşləmə Stansiyası:

Əsas alət BGA-lar üçün nəzərdə tutulmuş yenidən işləmə stansiyasıdır.

Bu yenidən işləmə stansiyaları dəqiq temperatur nəzarəti, düzgün yerləşdirmə üçün vizual sistemlər və BGA komponentini yerli olaraq qızdıran xüsusi isti hava nozulları və ya infraqırmızı isıtıcılarla təchiz edilmişdir.

İsti Hava Aləti və İnfraqırmızı İstilikləndirici:

İsti hava alətindən istifadə etmək qonşu lehim birləşmələrini pozmadan nasaz detalin təhlükəsiz şəkildə çıxarılmasına imkan verir.

İnfraqırmızı istilikləndirici lövhəni yüngül qızdırır ki, bu da lövhənin əyilməsinin və ya termiki şokların qarşısını alsın.

Vizual Sistemlər və Düzləşdirmə:

Müasir stansiyalarda lehim kürəciklərini dəqiq yerləşdirmək üçün kameralar və ya mikroskoplar mövcuddur.

Yenidən Lehimləmə Alətləri:

İstifadəyə salınmaq üçün BGA cihazlarında köhnə, çirklənmiş lehim kürəciklərinin yeniləri ilə əvəz edilməsi üçün "reballing" tətbiq olunur.

Lehim Pasta Printer və ya Mini Şablon:

Yeni BGA üçün doğru miqdarda lehim yerləşdirmək üçün.

BGA Təmir Prosesi (Addım-addıma)

Hazırlıq

Defekti yoxlayın və təmir ediləcək dövrəni təsdiqləyin.

Plitadan və BGA-dan nəmliyi əvvəlcədən qızdırmaqla aridin.

Yığma

BGA komponentini lokal olaraq qızdırmaq üçün təmir stansiyasından istifadə edin.

Lehim kürəcikləri əridikdən sonra vakuum aləti ilə BGA-nı qaldırın.

Sahənin Təmizlənməsi və Paddın Yoxlanılması

Plita paddan qalıq lehimləri təmizləyin; padın qalxması və ya plitanın zədələnməsini yoxlayın.

Yeni BGA Yerləşdirmə

Yeni BGA üçün lövhələrə lehim pastası çəkin, yerləşdirmə üçün istiqamətləndirmə qaydalarından istifadə edin.

Lehimin Təkrar Əriməsi

Yeni lehim kürəciklərini əritmək və BGA ilə PCB arasındakı birləşmələri yaratmaq üçün isti hava alətindən və ya təmir stansiyasının nəzarət sistemindən istifadə edin.

سون بازرسی

Rentgen müayinəsi, vizual yoxlama və lazım olduqda elektrik testi keçirin.

Print lövhələrin toplanması, lehimləmə və keyfiyyət üzrə ən yaxşı təcrübələr

• Hər bir addımı təsdiqləyərək nasazlıqları qarşısını alın: Pastanın çapından tutmuş detalların yerləşdirilməsinə, lehimləməyə və yoxlamaya qədər bütün proseslər.
• Çoxsaylı BGA-lı print lövhələr üçün avtomatlaşdırılmış rentgen müayinəsindən istifadə edin : Gizli lehim kürəciklərindəki nasazlıqları əllə seçmək böyük miqyasda mümkünsüzdür.
• Lehimləmə temperaturunu monitorinq edin : Xüsusilə mürəkkəb, yüksək sıxlıqlı lövhələr üçün termocütlərlə hər bir lövhəni profil edin.
• BGA-ları istehsalçıların tövsiyələrinə uyğun saxlayın : Lehim kürəciklərinin oksidləşməsini və nəm udulmasını qarşısını alın.

TEZ TEZ VERİLƏN SORĞULAR

S: BGA cihazları üçün əllə lehimləmədən istifadə etmək olarmı?

C: Lehim birləşmələri gizli və incə addımlı olduğu üçün əllə lehimləmə ümumiyyətlə BGA montajı üçün uyğun deyil. Lakin xüsusi isti hava nozulları və dəqiq vizual yoxlama ilə təmir işlərində kritik rol oynayır.

S: BGA yoxlaması üçün həmişə rentgen lazım olurmu?

C: Bəli, istehsal üçün - çünki lehim birləşmələri paketin altında gizlidir və vizual və ya optik metodlarla tam qiymətləndirilə bilmir.

S: BGA lehim prosesinin uğursuz olması haqqında əlamətlər hansılardır?

C: Davamlı olmayan siqnallar, heç bir çıxış və ya cihazın işləməməsi; rentgen yoxlaması və ya elektrik testlərinin uğursuz olması ilə təsdiqlənir.

S: Reflow zamanı BGA defektlerindən necə qorunmaq olar?

C: Duzgun soba profili, diqqətli şablon dizaynı və müntəzəm yoxlama metodları həm aşkar, həm də gizli defektleri minimuma endirir.

Nəticə

Kürə şəbəkəsi yuvasının inkişafı daha kiçik, daha güclü və daha etibarlı elektron cihazlara olan ehtiyacın ödənilməsində mühüm rol oynamışdır. Lakin paketin dibində şəbəkə şəklində düzülən BGA cihazlarının lehim birləşmələri inkişaf etmiş montaj, təmir və yoxlama texnikalarını tələb edir. Reflow sobalarından istifadədən başlayaraq, ən yeni BGA təmir stansiyalarına və irəli səviyyəli rentgen yoxlamasına qədər bütün proses hər bir detala diqqət tələb edir.

Ümumi BGA nasazlıqlarından qaçınmaq üçün etibarlı proses nəzarəti və doğru alətlərdən və yoxlama üsullarından istifadəyə sadiqlik tələb olunur. Yaxşı dizayn, ekspert lehimləmə texnikası, dəqiq yoxlama və ehtiyatla təmir işlərinin birləşməsi hər yüksək sıxlıqlı sxem lövhəsinin — və paketdəki hər inteqral sxemin — möhkəmlik və performans vədini doğrultmasında təminatdır.

Print sxemlərin toplanması sahəsində daim inkişaf edən dünyada irəlidə qalın — BGA lehimləməni mənimsədin, yoxlama texnologiyasını aktual saxlayın və komandanızın bacarıqlarına investisiya edin.