عملية لحام رقائق BGA في مجموعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

عملية لحام رقاقة BGA في مجموعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور: ضمان اتصالات موثوقة في التصميمات عالية الكثافة

تستخدم رقائق صفيف شبكة الكرة (BGA) على نطاق واسع في مجموعات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الحديثة بسبب كثافتها عالية الدبوس وعامل الشكل المدمج. ومع ذلك ، فإن كرات اللحام الخاصة بهم ، التي يتم وضعها تحت الحزمة ، تجعل الفحص البصري مستحيلًا ويتطلب تحكمًا دقيقًا للعملية لتجنب العيوب مثل الفراغات أو السراويل القصيرة أو الدوائر المفتوحة. فيما يلي الخطوات والتقنيات الهامة لتحقيق لحام BGA القوي أثناء مجموعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

التحضير المسبق للسلاح: التنظيف وتطبيق التدفق

تعتبر نظافة السطح أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لحام BGA ، حيث أن الملوثات مثل الزيوت أو بصمات الأصابع أو الأكسدة يمكن أن تمنع الترطيب وتؤدي إلى ضعف المفاصل. تخضع منطقة PCB PAD وحزمة BGA للتنظيف الآلي باستخدام أنظمة البلازما أو الموجات فوق الصوتية. يزيل تنظيف البلازما المخلفات العضوية من خلال التعرض المتأين للغاز ، في حين يستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية اهتزازات عالية التردد في حمام المذيبات لإزاحة الجسيمات. للتنظيف اليدوي ، يتم استخدام مسحات كحول الأيزوبروبيل (IPA) ، تليها شطف ماء منزوع الأيونات وتفجير الهواء الجاف للقضاء على البقايا.

يتبع تطبيق التدفق التنظيف لتعزيز تدفق اللحام وتقليل الأكسدة أثناء التدفئة. لا يتم استخدام تدفق عدم النظيف ، والذي يترك الحد الأدنى من البقايا بعد الانتعاش ، بشكل شائع لـ BGAs لتجنب خطوات التنظيف بعد التسلل. يتم تطبيق التدفق بشكل انتقائي على منصات ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام نظام الاستنسل أو نظام الاستغناء ، مما يضمن التغطية حتى دون فائض قد يتسبب في رش أو شورت. بالنسبة إلى BGAs ذات النبرة الدقيقة (على سبيل المثال ، درجة الكرة 0.4 مم) ، يتم التحكم في حجم التدفق إلى ± 10 ٪ من الهدف للحفاظ على ترطيب ثابت في جميع الكرات.

يتطلب معالجة حزمة BGA احتياطات مضادة للضادة لمنع تلف التفريغ الإلكتروستاتيكي (ESD). يرتدي المشغلون أحزمة معصم آمن من ESD ويعملون في الحصير الأرضية ، بينما يتم تخزين BGAs في عبوة موصلة حتى الموضع. قبل اللحام ، يتم فحص BGA لقيادة العازلة أو الكرات المفقودة باستخدام نظام الأشعة السينية ثلاثية الأبعاد أو رقصة متخصصة مع التكبير. يتم تصحيح أي عيوب عن طريق إعادة صياغة الحزمة أو استبدالها بالكامل لتجنب فشل التجميع.

تنحين لحام: تحسين ملامح درجة الحرارة لموثونة BGA

يتضمن تنحرف لحام BGAs ملفات تعريف درجات الحرارة الزمنية المعايرة بعناية لضمان ذوبان جميع كرات اللحام وتبلل الفوط بشكل موحد دون إتلاف المكون أو PCB. تبدأ العملية بمنطقة سخن (على سبيل المثال ، 25-150 درجة مئوية خلال 60-90 ثانية) لرفع درجة الحرارة تدريجياً ، وتفعيل التدفق وتبخر المذيبات. هذا يمنع الصدمة الحرارية ، التي يمكن أن تشوه BGA أو PCB ، خاصة بالنسبة للحزم الكبيرة (> 20 مم مربع).

تتبع منطقة النقع (150-180 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية) ، مما يسمح للتجميع بأكمله بالوصول إلى التوازن الحراري. أثناء النقع ، يقلل التدفق الأكسدة على كرات اللحام والوسادات ، مما يحسن الترطيب. بالنسبة للجنود الخاليين من الرصاص (على سبيل المثال ، سبائك SN-AG-CU) ، قد يمتد وقت النقع لضمان تنشيط التدفق الكامل ، حيث أن هذه السبائك لها نقاط انصهار أعلى (217-227 درجة مئوية) مقارنة بالرصاص القصدير القبيح (183 درجة مئوية).

يتم تعيين درجة حرارة ذروة الانعكاس 20-30 درجة مئوية فوق نقطة ذوبان اللحام (على سبيل المثال ، 240-250 درجة مئوية لـ SN-AG-CU) لضمان ذوبان جميع الكرات في وقت واحد. الوقت أعلاه السائل (TAL) ، عادة 40-90 ثانية ، أمر بالغ الأهمية: قصيرة جدًا ، وقد تظل بعض الكرات صلبة جزئيًا ، مما يسبب دوائر مفتوحة ؛ يمكن أن يضعف نمو المركب (IMC) المفرط ، والمفرط المفرط (IMC). يقلل النيتروجين في الفرن من الفرن من الأكسدة ، مما يحسن الترطيب وتقليل الفراغات في مفاصل اللحام ، والتي يتم فحصها لاحقًا عبر الأشعة السينية.

التفتيش وإعادة صياغة ما بعد التسلل: اكتشاف العيوب وتصحيحها

يعد فحص الأشعة السينية الآلية (AXI) الطريقة الأساسية لتقييم جودة لحام BGA غير التدمير. تستخدم أنظمة AXI التصوير ثنائي الأبعاد أو ثلاثي الأبعاد للكشف عن الفراغات أو الكرات غير المحسنة أو الترطيب غير الكافي. لتحليل الفراغ ، يتم حساب مساحة الفراغ الإجمالية لكل كرة ، حيث تسمح معايير الصناعة عادة بنسبة ≤ 25 ٪ للتطبيقات الحرجة. تقوم AXI ثلاثية الأبعاد بإعادة بناء هندسة مفصل اللحام ، حيث تكشف عن عيوب خفية مثل الرأس في الورك) ، حيث تتجنب الكرة جزئيًا الوسادة بسبب عدم تطابق التوسع الحراري أثناء التبريد.

يكمل الاختبار الكهربائي فحص الأشعة السينية عن طريق التحقق من الاتصال الوظيفي. فحص المختبرين داخل الدائرة (ICT) أو أنظمة التحقيق الطائر من السراويل القصيرة أو يفتح بين كرات BGA والآثار المجاورة. بالنسبة للتصميمات عالية السرعة ، يقيس قياس الانعكاس في المجال الزمني (TDR) تناسق المقاومة على طول آثار الهروب من BGA ، مع انحرافات تشير إلى تحول الطبقة أو مخالفات مفصل اللحام التي تؤثر على سلامة الإشارة.

إجراءات إعادة صياغة معالجة BGAs المعيبة دون إتلاف ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تستخدم محطات إعادة صياغة التسخين الموضعي (على سبيل المثال ، الهواء بالأشعة تحت الحمراء أو الهواء الساخن) لإذابة اللحام مع حماية المكونات المحيطة بدرع مغلف من عدم النظيف. يتم رفع BGA باستخدام أداة التقاط الفراغ ، ويتم تنظيف الوسادات من اللحام المتبقي باستخدام فتيل النحاس المضفر أو محطة إزالة الجهاز. يتم محاذاة BGA جديد باستخدام نظام بصري منقسمة أو رقصة ذات دقة ± 5 ميكرون ، ثم يتم تراجعها باستخدام نفس الملف الشخصي مثل التجميع الأولي. بعد إعادة صياغة ، يتم إعادة تحديد المفصل عبر الأشعة السينية والاختبارات الكهربائية لتأكيد جودة الإصلاح.

من خلال تحديد أولويات التحضير المسبق للانتقال ، والتوصيف الدقيق للتراجع ، والتحقق الشامل لما بعد التسلل ، تضمن الشركات المصنعة اتصالات BGA من اتصالات موثوقة وطويلة الأمد في مجموعات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تعالج هذه التقنيات تحديات التصميمات الدقيقة ، والجنود الخاليين من الرصاص ، ولوحات العدادات ذات الطبقات العالية ، مما يتيح BGAs تلبية متطلبات الأداء للإلكترونيات المتقدمة عبر الصناعات مثل السيارات والاتصالات والفضاء الجوي.