مونتاژ PCB BGA

اجزای BGA به طور گسترده در تجهیزات ارتباطی، بردهای کنترل صنعتی، الکترونیک پزشکی، ماژول‌های خودرو، دروازه‌های اینترنت اشیا، سیستم‌های تعبیه‌شده، ماژول‌های محاسباتی، لوازم الکترونیکی مصرفی و سایر محصولات الکترونیکی با چگالی بالا استفاده می‌شوند. در مقایسه با اجزای استاندارد سرب، بسته‌های BGA امکان اتصالات ورودی/خروجی بیشتری را در فضای کوچک‌تر فراهم می‌کنند و آنها را برای طراحی‌های فشرده و با کارایی بالا{2}} PCB مناسب می‌سازد.

ماسرویس مونتاژ PCB BGAبرای مشتریانی طراحی شده است که به پشتیبانی مونتاژ قابل اعتماد برای بردهای دارای BGA، QFN، LGA،- آی سی های ظریف و سایر بسته های پیشرفته نیاز دارند. برای مشتریان، نگرانی اصلی تنها این نیست که آیا می توان جزء BGA را روی PCB قرار داد یا خیر. آنها می خواهند بدانند که آیا توپ های لحیم کاری می توانند اتصالات قابل اعتمادی ایجاد کنند، آیا می توان عیوب لحیم کاری پنهان را بررسی کرد، آیا مشخصات جریان مجدد مناسب است، آیا طراحی PCB قابل ساخت است یا خیر، و آیا می توان همان فرآیند را در دسته های بعدی تکرار کرد.

مونتاژ BGA به کنترل فرآیند دقیق تری نسبت به SMT استاندارد نیاز دارد. نقص زیر تراشه با بازرسی معمولی بصری قابل مشاهده نیست. مشکلاتی مانند لحیم کاری ناکافی، پل زدن، فضای خالی، مرطوب شدن ضعیف، مفاصل سرد، جابجایی قطعات، یا تاب برداشتن PCB ممکن است باعث ایجاد مدارهای باز، اتصال کوتاه، عملکرد ناپایدار یا خرابی های متناوب شود. به همین دلیل است که پروژه‌های BGA به جایگذاری دقیق، چاپ خمیر لحیم کنترل‌شده، لحیم کاری مجدد جریان مناسب، بازرسی اشعه ایکس-و بازبینی مهندسی قبل از تولید نیاز دارند.

بزرگترین نقطه درد مشتری در مونتاژ BGA، قابلیت اطمینان اتصال لحیم پنهان است. از آنجایی که گوی های لحیم کاری زیر بدنه قطعه قرار دارند، بازرسی بصری معمولی نمی تواند به طور مستقیم کیفیت لحیم کاری را تایید کند. یک برد ممکن است از بیرون بی نقص به نظر برسد اما همچنان نقص های پنهانی در بسته BGA داشته باشد. این عیوب ممکن است فقط در طول آزمایش الکتریکی، آزمایش عملکردی، تغییرات دما، لرزش یا عملکرد طولانی مدت ظاهر شوند.

کیفیت لحیم کاری BGA به عوامل مختلفی بستگی دارد. طراحی پد PCB باید با ردپای قطعه مطابقت داشته باشد. دهانه ماسک لحیم کاری باید مناسب باشد. حجم خمیر لحیم کاری باید کنترل شود. موقعیت قرارگیری باید دقیق باشد. پروفیل جریان مجدد باید اجازه ذوب لحیم کاری مناسب را بدون گرم شدن بیش از حد قطعه یا PCB بدهد. برد همچنین باید در طول جریان مجدد به اندازه کافی صاف بماند تا از تماس ضعیف یا جدا شدن اتصالات لحیم جلوگیری شود.

بسیاری از مشکلات BGA در مرحله طراحی شروع می شوند. مشتریان ممکن است با مشکلاتی مانند ردپای نادرست، اندازه نامناسب پد، طراحی ضعیف-در- پد، از دست دادن نقاط آزمایش، طراحی نامناسب ماسک لحیم کاری، مشکلات پرداخت سطح، یا خطر تاب برداشتن PCB مواجه شوند. این مسائل می تواند مونتاژ را دشوارتر کند و احتمال شکست لحیم کاری را افزایش دهد.

یک بررسی مناسب DFM قبل از تولید می تواند به کاهش این خطرات کمک کند. این بازبینی ممکن است شامل بررسی ردپای BGA، بررسی طراحی پد، ارزیابی باز شدن ماسک لحیم کاری، بررسی پرداخت سطح، از طریق-در-در نظر گرفتن پد، بررسی خطر ضخامت تخته و انحراف، پیشنهاد پانل سازی، و قابلیت دسترسی به نقطه آزمایش باشد. این به مشتریان کمک می کند تا قبل از ورود بردها به تولید، موفقیت مونتاژ را بهبود بخشند.

قابل اعتمادتولید PCBA BGAفرآیند نه تنها باید جایگذاری اجزا را کامل کند. این باید به مشتریان کمک کند تا خطرات طراحی را شناسایی کنند، شرایط لحیم کاری را کنترل کنند، اتصالات پنهان را بازرسی کنند و کیفیت قابل تکرار را از نمونه اولیه تا تولید انبوه حفظ کنند.

کیفیت لحیم کاری BGA ارتباط نزدیکی با ثبات فرآیند دارد. چاپ خمیر لحیم کاری باید کنترل شود تا از لحیم کاری ناکافی، پل لحیم کاری یا حجم لحیم ناهموار جلوگیری شود. دقت قرار دادن نیز مهم است زیرا حتی ناهماهنگی جزئی ممکن است بر اتصال توپ لحیم کاری تأثیر بگذارد. لحیم کاری مجدد باید با دقت مدیریت شود زیرا مشخصات دما تعیین می کند که آیا توپ های لحیم کاری ذوب شده و اتصالات قابل اعتمادی تشکیل می دهند یا خیر.

فرآیند جریان مجدد باید ضخامت PCB، اندازه جزء، نوع خمیر لحیم کاری، پوشش سطح تخته، جرم حرارتی و حساسیت جزء را در نظر بگیرد. اگر دما خیلی پایین باشد، ممکن است اتصالات لحیم کاری به درستی شکل نگیرد. اگر دما خیلی بالا باشد، ممکن است قطعه یا PCB آسیب ببیند. اگر خنک کننده کنترل نشود، ممکن است تنش اتصال لحیم افزایش یابد.

برای پروژه‌های BGA، کنترل فرآیند باید قبل از تولید برنامه‌ریزی شود، به‌جای اصلاح پس از ظاهر شدن عیوب. این امر به‌ویژه برای-BGA ریز، بسته‌های بزرگ BGA، تخته‌های چندلایه با چگالی بالا و محصولاتی که به قابلیت اطمینان طولانی‌مدت نیاز دارند بسیار مهم است.

دوباره کاری BGA یکی دیگر از نگرانی های اصلی مشتری است. از آنجایی که قطعات BGA در مقایسه با قطعات استاندارد SMT سخت‌تر از برداشتن و تعویض آن‌ها هستند، کار مجدد باید با دقت انجام شود. دوباره کاری ضعیف ممکن است به پدهای PCB آسیب برساند، اجزای مجاور را تحت تأثیر قرار دهد، برد را بیش از حد داغ کند یا قابلیت اطمینان را کاهش دهد. برای پروژه‌های نمونه اولیه، قابلیت کار مجدد BGA می‌تواند به کاهش ضایعات نمونه و تاخیر در توسعه در صورت نیاز به تعویض یا تعمیر یک قطعه کمک کند.

کار مجدد BGA ممکن است شامل گرمایش کنترل‌شده، حذف اجزا، تمیز کردن لنت، آماده‌سازی لحیم کاری، تعویض دقیق، جریان مجدد و بازرسی مجدد{0}}بعد از کار باشد. پس از کار مجدد، برای تایید وضعیت اتصال لحیم کاری، بازرسی اشعه ایکس- توصیه می شود. اگرچه دوباره کاری می تواند مفید باشد، بهترین رویکرد هنوز هم کاهش عیوب از طریق بررسی مناسب DFM، قرار دادن دقیق و کنترل جریان مجدد پایدار است.

آزمایش نیز مهم است. X-می‌تواند کیفیت لحیم کاری پنهان را بررسی کند، اما هنوز برای تأیید اینکه آیا برد مونتاژ شده مطابق با نیاز مشتری کار می‌کند، آزمایش عملکردی لازم است. بسته به محصول، آزمایش ممکن است شامل بررسی‌های الکتریکی، برنامه‌نویسی میان‌افزار، آزمایش ارتباط، آزمایش برق{3}} یا آزمایش عملکردی کامل باشد.

بسیاری از پروژه های BGA با نمونه های اولیه آغاز می شوند. در مرحله نمونه اولیه، مشتریان معمولاً بر تأیید طراحی ردپای، کیفیت لحیم کاری، نتایج اشعه ایکس-، عملکرد میان‌افزار، و عملکرد عملکردی تمرکز می‌کنند. پس از تایید، پروژه ممکن است به تولید کوچک-دسته ای، اجرای آزمایشی یا تولید انبوه تبدیل شود.

برای پشتیبانی از این انتقال، نسخه‌های تأیید شده BOM، مشخصات اجزای BGA، یادداشت‌های فرآیند جریان مجدد، استانداردهای بازرسی اشعه ایکس، روش‌های آزمایش، و سوابق کار مجدد باید به وضوح مستند شوند. اگر مشکل لحیم کاری در مرحله نمونه اولیه پیدا شد، باید قبل از ساخت بعدی، علت آن بررسی شود. اگر پروژه به سمت تولید انبوه حرکت کند، ثبات فرآیند بسیار مهم می شود.

برای مشتریان، تولید دسته ای پایدار مهم است زیرا تشخیص عیوب BGA بدون بازرسی مناسب ممکن است دشوار باشد. پاک کردن کنترل فرآیند و سوابق کیفیت به کاهش مشکلات تکراری و بهبود{1} قابلیت اطمینان طولانی مدت کمک می کند.

کنترل کیفیت برای مونتاژ BGA باید قبل از تولید آغاز شود. بررسی فایل، بررسی BOM، تأیید پرداخت سطح PCB، برنامه ریزی شابلون، کنترل خمیر لحیم کاری، دقت قرارگیری، کنترل نمایه جریان مجدد، بازرسی اشعه ایکس-، آزمایش عملکردی، و بسته بندی نهایی همگی بر کیفیت نهایی تأثیر می گذارند.

برای پروژه های BGA، بسته بندی و جابجایی نیز باید به دقت کنترل شود. ممکن است قطعات به رطوبت{1}}حساس باشند و تخته‌ها باید از آلودگی، خم شدن یا آسیب در حین حمل محافظت شوند. بازرسی نهایی و بسته بندی مناسب کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که بردهای مونتاژ شده برای آزمایش مشتری یا ادغام محصول آماده می شوند.

هدف این است که بردهای مونتاژ شده را تحویل دهیم که نه تنها تکمیل شده باشند، بلکه به اندازه کافی قابل اعتماد برای آزمایش برنامه واقعی و تولید آینده باشند.