Site Loader

Содержание

Пайка распайка микросхем, радиокомпонентов SMD BGA в Санкт-Петербурге | Услуги

ДЛЯ ОЦЕНКИ СТОИМОСТИ РАБОТЫ ВЫ МОЖЕТЕ ПРИВЕЗТИ ИЗДЕЛИЕ ПО УКАЗАННОМУ АДРЕСУ.

Также вы можете позвонить и проговорить фронт работ (точная оценка только при наличии четкого ТЗ) или прислать фото с подробным техническим заданием. Так я смогу ПРИМЕРНО оценить стоимость работ. Почему примерно? Лишь в единичных случаях я получаю полную информацию из фото (нужный ракурс, название компонента для пайки, и пр.). Как правило, приложенное описание указано в произвольном виде, без указания должного технического профессионального описания. Не видя все нюансы, я не могу дать корректную оценку, только примерную.

Для понятности проведу аналогию со стоматологом)
Вряд ли вы отправите фото своих зубов стоматологу для того, чтобы уточнить стоимость лечения) В моей сфере примерно так же) Нужен осмотр))

Все интересующие вас вопросы задавайте по телефону.
——

Профессиональная пайка паяльником/паяльной станцией радиоэлектронных компонентов.
Пайка любой сложности. Опыт работы 20 лет.

Аккуратность, качество и скорость гарантирую.
Работаю без выходных


Работаю прецизионной контактной, термовоздушной и инфракрасной паяльными станциями. Имеется микроскоп для тонких работ с мелкими деталями и радиоэлементами, измерительные приборы: мультиметр, осциллограф, универсальный RLC-измеритель, лабораторный блок питания, тепловизор — вообщем все что нужно для качественной надежной пайки и ремонта электроники.


Спектр услуг :

Пайка индукционной паяльной станцией, горячим воздухом, инфракрасным нагревом;
Замена нерабочих компонентов на печатной плате, микросхем, разъемов и радиодеталей: конденсаторов, резисторов, транзисторов северного южного моста материнской платы, хаба, процессора, видеокарты и т.д.

SMD (планарный монтаж) и THT (выводной монтаж)
Прошивка, считывание микросхем флешек BIOS БИОС NAND
Пайка микросхем, разъемов, штекеров. Монтаж / демонтаж компонентов;
Микропайка с помощью профессионального микроскопа Olympus;
Демонтаж, пайка и реболл BGA микросхем любого размера.
Пайка и припой электропроводов, микросхем, электродеталей.
Пропайка контактов, пайка дорожек после механических повреждений, SMD монтаж.
Припаять кабель провод USB, USB mini, USB micro, пайка штекера вилки гнезда 3,5.
Замена кнопок.
Пропаять шлейф, заменить конденсатор, ёмкость, диод, резистор, сопротивление, микросхему.

Ремонт сервис ноутбуков в Самаре

1.

Попадание жидкостей — наиболее сложная проблема в ремонте не только ноутбуков, но и любой другой цифровой техники, и грозит выходом из строя ряда узлов: материнской платы, клавиатуры, жёсткого диска, оперативной памяти и др. компонентов. Попадание только лишь паров влаги образует слой коррозии, что разрушает пайку элементов, контакты, дорожки, да и сами микросхемы. Также, электрохимическая коррозия провоцирует короткое замыкание и приводит к разрушению компонентов цепей питания и связи. Что же делать, если в ноутбук (нетбук) попала жидкость? Снять аккумуляторную батарею, не включать и не заряжать ноутбук. И в ближайшее время обратиться к специалистам! Не пытайтесь самостоятельно высушить аппарат — это не решит проблему полностью. Даже в чистой воде содержатся минералы, соли, металлы, и др. элементы и соединения. Их попадание в компьютер не пройдёт бесследно — воздействия проявятся позже, ибо процессы окисления, разрушения и деградации проявятся не сразу и будут прогрессировать. Чистка и восстановление после влаги проходит в несколько этапов: главная процедура — ультразвуковая чистка в контейнере с использование различных технических растворов; последующие — восстановление пайки элементов цепей, замена вышедших из строя элементов; и диагностика всех компонентов. Вовремя обратившись в сервисный центр, Вы сохраните технику и важную информацию за разумные деньги. Не ждите ухудшения состояния ноутбука — обращайтесь скорее!

2. Механические воздействия. Как следствие — разбита ЖК-матрица дисплея, повреждён шлейф, жёсткий диск с важной информацией, сломан корпус, вырвано гнездо и пр. Сложность восстановления, стоимость и сроки чаще всего зависят от наличия и цены зап.частей. И рентабельность ремонта отталкивается от совокупности повреждений, состояния ноутбука и предпочтений пользователя.

3. Износ микросхем чипсета. Основная причина — систематический перегрев, который часто мало заметен пользователю, либо просто игнорируется. Современная архитектура микрочипов характеризуется высокой производительностью и повышенным тепловыделением. За последние годы, официальные сроки службы сократились до 2-3 лет. Конечно, это не значит что больше данного срока ноутбук не проживёт! Но всё зависит от того, как пользователь эксплуатирует технику, ведь срок службы — это среднее значение «жизни» ноутбука среднестатистического пользователя. Основным критерием срока службы всего устройства (ноутбука) является «жизненный» цикл основных микросхем: процессор, видеочип, мосты. Обязательное соблюдение норм эксплуатации и планово-профилактических работ продлит цикл «жизни», тогда как пренебрежение ими — усугубит процесс термального воздействия и деградации. Пыль и мусор в радиаторе системы охлаждения не позволяют вентилятору «выталкивать» горячий воздух и снижать температуру; примерно за 8-12 месяцев прогорает материал термоинтерфейсов — ухудшается теплоотвод от чипа к радиатору. Всё это постепенно приводит к постоянно высоким температурам и износу микросхем. Сервис «РемЛаб» осуществляет перепайку (замену) BGA бга мостов и видеочипов на профессиональном оборудовании! Мы не практикуем прогрев и реболлинг (перекат) микросхемы как ремонт ноутбука!

4. Повреждения электроники разнообразны: обрывы, короткое замыкание цепей питания и логических связей. Причины: использование некачественного или номинально неподходящего блока питания, дата-кабеля, аккумулятора, скачки напряжения в сети и т.д. Следствие: выход из строя компонентов цепей питания и связи, в худшем случае — контроллера или южного моста.

5. Проблемы с прошивкой BIOS. За последние годы процент проблем с BIOS’ом резко вырос. Это связано с постепенным усложнением как микрокода прошивки, так и ноутбука в целом. Ведь BIOS объединяет и синхронизирует все устройства компьютера! Суть BIOS (БИОС) сохраняется, но не стоит на месте — усложняются принципы и технологии. Проявления проблем очень разнообразны: ноутбук не включается, не запускается, не видит/не определяет часть устройств, произвольно перезагружается и т.д. Причины: нестабильное питание, перегрев, механическое воздействие, использование сбойного периферийного оборудования (USB-флешек, карт памяти и др.) и т.д. Микросхемы BIOS биос современных ноутбуков чувствительны к перегреву, замыканиям, сбоям ОС, статике. Восстановление/замена микросхемы осуществляется перепрограммированием на профессиональном комплексе.

6. Сбои в работе из-за нарушения сроков планового ТО. Основная проблема — перегрев. Проявления: произвольное выключение, заторможенность работы, зависания.

7. Программные ошибки, сбои — это характерная черта компьютерной техники! И ноутбуки не исключение. Причины и проявления зависят от условий эксплуатации и уровня знаний пользователя.

8. Попытка неквалифицированного ремонта. К сожалению, встречается очень часто. Бич многих «мастеров» — грубый прогрев платы (особенно где не надо), ошибочная диагностика неисправности ноутбука, отсутствие знаний, профессионального оборудования и базы зап частей. В результате — «убитая» мат плата и сложный, а часто и нерентабельный ремонт.

Acer, Apple, Asus, Benq, Bliss, Clevo, Compal, Compaq, Dell, Depo, Dexp, DNS (ДНС), Elitegroup (ECS), Emachines, Falcon, Fujitsu Siemens, Gateway, Getac, Gigabyte, HCL, Hedy, Hewlett-Packard (HP), Hitachi, Hoya, Hyundai, IBM, Irbis, iRu, JVC, Lenovo, LG, MaxSelect, Microstar (MSI), Mitsubishi, Motorola, Nec, Packard Bell, Panasonic, Philips, Pioneer, Quanta, Razer, RoverBook, Sager, Samsung, Sharp, Sony, Toshiba, Uniwill, VAIO, ViewSonic, WinBook, 3Q и др.

Прайс-лист на услуги — Elvira

  Ноутбук  
28 Антивирусная профилактика 90
29 Диагностика 100
30 Восстановление инвертора подсветки матрицы 310
31 Восстановление кабеля зарядного устройства 75
32 Восстановление клавиатуры после залития 290
33 Восстановление контактных площадок и\или проводников на плате 260
34 Восстановление корпуса
210
35 Восстановление микрокнопки 260
36 Восстановление петель матрицы 150
37 Восстановление разъема 160
38 Восстановление цепи питания материнской платы 350
39 Восстановление шлейфа 320
40 Восстановление\перенос информации 150
41 Выдача технического заключения 30
42 Замена DVD-привода 150
43 Замена HDD 50
44 Замена USB-разъема 140
45 Замена аудио-разъема 140
46 Замена гнезда питания 160
47 Замена динамиков 170
48 Замена кабеля зарядного устройства 70
49 Замена клавиатуры 130
50 Замена материнской платы 190
51 Замена матрицы 150
52 Замена микрокнопки 150
53 Замена модуля Wi-Fi 150
54 Замена петель матрицы 150
55 Замена системы охлаждения 150
56 Замена шлейфа 150
57 Замена штекера зарядного устройства 150
58 Замена электролитических конденсаторов в зарядном устройстве 120
59 Замена\восстановление лампы матрицы 290
60 Замена\установка SATA-разъема 290
61 Замена\установка SMD-разъема 290
62 Замена\установка VGA\DVI\HDMI\LAN-разъема 290
63 Настройка операционной системы 190
64 Обновление BIOS без выпаивания микросхемы 190
65 Обновление BIOS на программаторе 190
66 Общая диагностика 100
67 Отмывка материнской платы после залития 290
68 Пайка BGA-чипа 390
69 Пайка QFN-чипа 250
70 Пайка SMD-компонентов 330
71 Пайка планарной микросхемы 390
72 Разборка\сборка верхней крышки ноутбука 110
73 Разборка\сборка зарядного устройства 120
74 Разборка\сборка корпуса ноутбука 100
75 Ремонт блока питания 70
76 Снятие компаунда с BGA-чипа 240
77 Установка и конфигурация операционной системы MacOS с базовым набором программ 340
78 Установка и конфигурация операционной системы Windows с базовым набором программ 250
79 Установка клавиатуры 70
80 Чистка системы охлаждения ноутбука 120

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

Ивано-Франковск Сегодня 19:00

200 грн.

Договорная

Бровары Сегодня 19:00

2 500 грн.

Договорная

Днепр, Новокодакский Сегодня 19:00

Никополь Сегодня 19:00

Кременчуг Сегодня 18:59

Замена мостов ноутбука. BGA пайка. Ремонт ноутбуков если он не включается.

Ремонт ноутбуков
Для начала давайте разберемся, что такое BGA.

BGA это такой вид корпуса микросхем. В данном типе корпуса выводы находятся снизу микросхемы и представляют собой круглые контактные площадки. Данная микросхема садится на плату посредством щариков припоя, которые расплавляются в инфракрасной печи обеспечивая посадку микросхемы.

Вот что пишет по поводу это Wikipedia:
BGA произошёл от PGA. BGA выводы представляют собой шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы. Микросхему располагают на печатной плате, согласно маркировке первого контакта на микросхеме и на плате. Далее, микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плате. Сочетание определённого припоя, температуры пайки, флюса и паяльной маски не позволяет шарикам полностью деформироваться.

BGA — микросхема

шарики BGA

Практически все важные микросхемы в ноутбуке это микросхемы в BGA корпусе. Это микросхема Южного и Северного моста, микросхемы памяти, микросхемы видеокнтроллера и тд.

Особенности пайки BGA микросхем.
В отличии от обычной микросхемы в DIP корпусе, микросхему BGA невозможно припаять обычным паяльником, так как доступа к ее ножкам-выводам попросту нет. Для пайки BGA микросхем необходимо использовать специализированные инфракрасные паяльные станции.

Такие инфракрасные паяльные станции необходимы для замены мостов, прогрева чипов. Помимо того, что такие станции довольно много стоят, они требуют высококвалифицированный персонал для своего обслуживания. В Украине не более 10 специалистов способных грамотно работать с таким паяльным оборудованием.

Инфракрасная паяльная станция

Замена BGA ИМС

Наиболее частой причиной поломки ноутбука, является несоблюдение температурного режима работы интегральных микросхем (ИМС). Одной из причин является несвоевременное проведение профилактики и чистки ноутбука. Наиболее часто выходят из строя BGA ИМС.

BGA (Ball grid array — в переводе с англ. — массив шариков) — разновидность корпуса интегральных микросхем, поверхностно-монтируемых на электронной плате. Благодаря применению шариковых контактов по всей монтажной поверхности корпуса, удалось значительно увеличить количество выводов на единицу площади, что повысило степень интеграции, миниатюризации и плотности монтажа компонентов. Кроме того, большее количество выводов и увеличенная площадь контакта, позволили увеличить величину рассеиваемой тепловой мощности, а поскольку длина контактных выводов в BGA исполнении уменьшилась, это позволило, дополнительно, еще и увеличить рабочие частоты, снизить величину фоновых наводок и повысить скорость обмена информации.

Следует отметить, что замена вышедшего из строя чипа BGA достаточно трудна, так как требует не только специальных знаний и навыков, но и соответствующего, дорогостоящего оборудования для пайки — инфракрасной паяльной станции или инфракрасного нагревателя.

 

Чипсет (Chip Set , Chipset , чип) – набор микросхем системной логики, осуществляющий взаимодействие элементов системы друг с другом и внешними устройствами. Модель материнской платы является одной из основных деталей ноутбука, характеристики материнской платы в основном определяются чипсетом. Физически чипсет — это одна или несколько микросхем, специально разработанных для обеспечения работы микропроцессора, на чипсет которого возлагается нагрузка по обеспечению процессора данными и командами, а также по управлению периферией (видеокарты, звуковая система, оперативная память, дисковые накопители, различные порты ввода/вывода). Образующие чипсет микросхемы играют роль связующего звена между процессором и всеми элементами архитектуры ноутбука. Чипсет ноутбука определяет не только характеристики и производительность материнской платы, но и обеспечивает поддержку периферийного оборудования различных стандартов. Чипсет материнской платы, помимо прочего, выполняет функции таких элементов ноутбука, как контроллер прерываний, контроллер энергонезависимой памяти (BIOS), системный таймер, контроллер клавиатуры и мыши, контроллер кэш-памяти, контроллер дисковых накопителей. Другой немаловажной характеристикой материнских плат, является тип процессора, который на такую плату можно установить. Чипсет может содержать в себе контроллеры прерываний прямого доступа к памяти, таймеры, систему управления памятью и шиной. Обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда клавиатурный контроллер, однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав наборов микросхем для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств.

При демонтаже большинства электронных компонентов в корпусах BGA, шариковые выводы, расположенные на нижней стороне корпуса компонента , необратимо повреждаются. Чтобы использовать такой компонент повторно, операция реболлинга совершенно необходима. Как правило, реболлинг применяется при производстве ремонтных работ, в случае использования в изделии дорогих компонентов, отбраковка которых при демонтаже с печатной платы приведет к неоправданно большим затратам.

Однако, как показывает практика ремонтов, самым надёжным способом устранения неисправности ИМС BGA, является замена данной ИМС. Поэтому наш АСЦ использует данный метод восстановления работоспособности ноутбука, исключительно в диагностических целях. Исключением может быть только пожелание клиента.

Ремонт отдельной видеокарты (Замена видеочипа Без стоимости ЧИПа) 650 грн
Ремонт материнской платы (Замена южного моста Без стоимости ЧИПа) 650 грн
Ремонт материнской платы (Замена северного моста Без стоимости ЧИПа) 650 грн
Ремонт материнской платы (Замена видеочипа Без стоимости ЧИПа ) 650 грн

 

Обзор упаковки ЧИПа FC-BGA. Причины, следствия, выводы.

Почему нет смысла ребболить ЧИПы или описание процесса временного восстановления ЧИПа от нагрева.

Как всем давно уже известно, последние года для компании NVIDIA прошли не столь радужно. И дело тут не только в выпуске конкуретных продуктов, или достижений, каких-либо революционных в плане производительности устройств. Речь идёт о качестве выпускаемой продукции, как не банально это звучит. И именно на долю NVIDIA пришёлся колоссальный объём брака (дефектных ЧИПов). Официально история началась с :

 

Июль 2008г (официальный пресс релиз) :

NVIDIA представляет данные по второму кварталу финансового 2009 года

 

Компания уменьшает прогнозируемые финансовые результаты по второму кварталу и планирует покрыть расходы, связанные с работоспособностью ноутбуков

 

САНТА-КЛАРА, КАЛИФОРНИЯ—2 ИЮЛЯ, 2008—Компания NVIDIA (Nasdaq: NVDA), мировой лидер в области технологий визуальных вычислений, сегодня представила результаты деятельности за второй квартал, заканчивающийся 27 июля 2008 года.

  • NVIDIA планирует взять сумму в размере от 150 до 200 миллионов долларов из дохода за второй квартал, чтобы покрыть ожидаемые расходы на гарантийное обслуживание, ремонт, замену и т.д., из-за слабого материала ядра/упаковки некоторых версий GPU и MCP предыдущего поколения, которые устанавливались в ноутбуки. Некоторые конфигурации ноутбуков с GPU и MCP с определенными материалами ядрами/упаковками не работают чаще, чем обычно, тогда как сбои в случае других ноутбуков не замечены. NVIDIA провела переговоры со своими поставщиками по вопросу используемых материалов и будет пытаться получить страховую выплату по этому случаю.

Подробнее об одноразовой выплате по сбоям ноутбуков смотрите в текущем отчете NVIDIA по форме 8-K за 2 июля 2008 года, переданном в Комиссию по ценным бумагам и биржевым операциям.

Источник : http://www.nvidia.ru/object/io_1215163662355.html

На практике это оказалось только вершиной айсберга. Данная проблема затронула не только мобильный сектор продуктов NVIDIA, а также практически все десктопные продукты, производимые компанией. Но, также хотелось бы отметить, что данная проблема существовала и ранее, и частично, она затрагивала и других игроков IT рынка, в числе которых Intel, AMD, ATI (AMD), VIA, SIS и т.д. Но ранее это были единичные случаи, и вполне оправданный процент брака при используемой технологии производства.

Почему больше всех пострадала именно NVIDIA ? Каковы методы для её диагностики и почему так происходит ? Вот над этими вопросами предстоит разобраться и понять суть данной проблемы, а также сделать необходимые выводы из предложенного материала.

Сначала немного теории (плавный и постепенный подход к проблеме)

С увеличением степени интеграции ( уменьшением норм технологического процесса, увеличением количества компонентов, увеличением тепловыделения) индустрия требовала всё новых и новых технологий производства. Рождённый ещё в далёком 1960 году корпорацией IBM метод поверхностного монтажа компонентов (SMT/SMD) повлёк за собой целую линейку технологий изготовления и упаковки компонентов : PLCC, QFP, QFN и BGA.

BGA (англ. Ball grid array — массив шариков) — тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем.

Здесь микросхемы памяти, установленные на планку, имеют выводы типа BGA

Разрез печатной платы с корпусом типа BGA. Сверху видно кремниевый кристалл.

BGA произошёл от PGA. BGA выводы представляют собой шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы. Микросхему располагают на печатной плате, согласно маркировке первого контакта на микросхеме и на плате. Затем микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плате и не позволяет шарикам деформироваться.

Последняя технология произвела небольшой прорыв в индустрии, позволив на порядок увеличить плотность монтажа, улучшить теплопроводность, уменьшить наводки и самое главное обеспечить процесс изготовления. Развиваясь, данная технология рождала целую серию упаковок кристаллов для дальнейшего их монтажа на печатную плату.

Итак, мы подробно остановимся на упаковке FC-BGA.

FC-BGA(Flip Chip Ball Grid Array) — это BGA упаковка с открытым кристаллом, который припаян с использованием технологии Flip-Chip. Которая, в свою очередь, переводиться как многоуровневый компонент (компонент в компоненте) или «кристалл вверх ногами» в зависимости от её применения. Суть данной технологии в изменении контакта кристалла микросхемы с традиционной разводки проволокой на столбиковые контакты (делайте аналогию с BGA). То есть, по сути, мы получаем BGA в BGA: когда кристалл припаян к подложке, а подложка, в свою очередь, с помощью шариков будет монтироваться на печатную плату.

Теперь имея представление о конструкции упаковки чипа, уже можем сделать некоторые выводы о надежности, имея опыт пайки BGA соединений. Прекрасно зная и понимая, что надежность BGA соединения напрямую зависит от механических воздействий, вибрации, термального расширения и сужения, контакта с воздухом (взаимодействие с припоем, окисление контактов), разрушение структуры припоя под действие внешней среды и так далее. Смотря на структуру упаковки FC-BGA, мы понимаем, что наиболее уязвимым местом является соединение кристалла чипа с подложкой. Устранить данную проблему призван специальный наполнитель – компаунд, заполняемый всю область соединения.

Отработав технологии пайки BGA с применением свинцово-содержащего припоя производители добились довольно высоких результатов в плане надежности. Но…
Начиная с 1 июля 2006 г, директивами RoHS (Директивы RoHS и WEEE)Евросоюз запретил производителям использовать шесть опасных веществ (свинец, ртуть, кадмий, шестивалентный хром, PBB и PBDE). В дальнейшем в 2008 г директивы были ужесточены в плане использования еще целого ряда веществ. В результате отказа от свинца и применения альтернативных компонентов, пострадала надежность пайки и потребовала пересмотра всего технологического цикла производства и применяемых компонентов.

Теория закончена. Теперь рассмотрим процесс термального разрушения чипа.

Вследствие многократных запусков и остановок, микросхема постоянно подвергается термальному воздействию, то есть в зависимости от температурных перепадов, все компоненты микросхемы, начиная с кристалла (который является катализатором (первоисточником)), защитный компаунд, контактные площадки, слои подложки, межслоевые соединения, все начинают механические движения сужения и расширения (физическое воздействие температуры).
Остальные факторы, например разницы потенциалов, возможные электрические разряды или рост так называемых “оловянных усов” с применением Pb lead-free пайки, мы упускаем так как их воздействие незначительно, хотя и присутствует.

И так что мы получаем в результате: под термальным воздействием образуются микротрещины в компаунде, который призван защитить соединения. Кристалл и его контактные группы под воздействием механики (физика температуры) начинают постепенное расшатывание. Воздух, проникаемый через микротрещины в компаунде, начинает процесс окисления припоя в контактных группах, что в свою очередь только ускоряет потерю контакта. И в конце концов ЧИП «отваливается» от подложки.


Почему NVIDIA ?
Теперь разберем причины краха ЧИПов в столь большом количестве от компании NVIDIA.

Как мы знаем, сам кристалл тоже состоит из нескольких слоев и межслоевых соединений, но благодаря отлаженному процессу фотолитографии и технологическому процессу производства при правильном дизайне ЧИПа процент брака минимален, и отсеивается прямо на этапе производства перед упаковкой. Сам кристалл не слишком критичен к высоким рабочим температурам, а вот материалы упаковки в большой степени зависимы.
Вот это и была «ошибка» NVIDIA. После перехода на технологии без свинцовой пайки (с 2006 года) потребовалось менять состав материалов упаковки и перерасчета прочности соединения. Все дефектные чипы NVIDIA использовали технологии и упаковку корпорации TSMS (c наработками Fujitsu Microelectronics). В сумме с заниженным официальным термопакетом (TDP) и как следствие недостаточным теплоотводом, применяемым производителями, мы получаем быстрый выход ЧИПа из строя. Применяемый компаунд имеет недостаточный коэффициент теплового расширения, что приводит к потере защитных свойств компаунда, впрочем, как и сами материалы подложки не отвечали достаточному уровню надежности, как результат: «ОТВАЛ» кристалла от положки (разрушение самого тела контакта, либо повреждение контактных площадок).

Выводы.
Что происходит в момент диагностического нагрева ЧИПа? Почему чип временно восстанавливает работоспособность и почему не помогает re-ball?

Всем известная мера для диагностики выхода со строя микросхем в корпусе FC-BGA (в часности NVIDIA):
Кратковременный нагрев кристалла чипа воздухом с t = 150o-200o C (200o-300o C в зависимости от точности контроля температуры).
В процессе нагрева мы имеем резкое терморасширение кристалла с дальнейшей теплоотдачей на подложку. Контакты временно, механически восстанавливаються, а так как компаунд имеет заниженный коэффициент теплового расширения, относительно кристалла и подложки, в момент резкого нагрева и остывания он временно фиксирует установленное соединение. В результате мы получаем временно «оживший» ЧИП. Заметьте, нагрев происходит в области температуры, ниже температуры плавления припоя, поэтому контакты кристалла были восстановлены механически, и о никакой надежности и долговечности соединения не может быть речи. Поэтому это только ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ МЕРА, по результатам которой можно сделать вывод о необходимой замене чипа.
Осмыслив теоретическую часть и поняв результаты диагностики («подуть») мы понимаем, что для полного восстановления работоспособности чипа необходимо произвести re-ball кристалла на подложку. Беря во внимание очень маленькие допуски и необходимость заполнения нового компаунда в область соединения, для ее защиты, данная процедура невозможна в ремонтных областях и нецелесообразна на производстве.

Прогрев, пропайка микросхем – метод, который не возможно отнести к ремонту. Это лишь диагностика BGA соединения подложки с печатной платой.
Прогрев NVIDIA – это лишь временное восстановление микросхемы, вызванное термо воздействием через подложку на контакты и сам кристалл. Даже доведя до плавления припоя под кристаллом, прогрев не решает проблем начавшегося разрушения контактных площадок кристалла и поврежденного компаунда. Результат – работает от недели до 1-2 месяцев, дальше возврат.
Re-ball – метод восстановления контактов подложки чипа с печатной платой. Применяется в результате механического повреждения контакта или начавшегося процесса окисления контактных площадок. Применяя реболл для псевдоремонта NVIDIA (и других FC-BGA), мы по сути делаем «извращенную» пропайку: в процессе поэтапного нагрева микросхемы снизу, сверху, и прохождения термопрофилей пайки, мы делаем намного интенсивное термо воздействие, уже на все компоненты микросхемы, которая на некоторых этапах, изолирована от теплоотвода платы. Результат — опять таки временное восстановление на достаточно короткое время, как правило не превышающее 1-2 месяцев.

Делая вывод из всего вышесказанного, уважаемые ремонтники, беря во внимание конструктивные особенности современных упаковок чипов (в часности FC-BGA) не стоит надеяться на качественный результат, применяя методы, призванные решать совсем не те проблемы. Если вам дорог результат, Вы не будете ремонтировать «отвал» кристалла в FC-BGA упаковке. Только замена на новый ЧИПдаст достойное Вас, как ремонтника, решение проблемы.

Иточники:


http://notebook1.ru
http://www.intel.com
http://www.nvidia.com
http://www.nvidia.ru
http://wikipedia.org
http://www.fujitsu.com

Паяльная №1 — Центр пайки радиоэлектроники

Работая за ноутбуком на работе, в отпуске или дома, иногда мы сталкиваемся с такой неприятностью, как пролитая жидкость на устройство — будь то ноутбук , телефон или планшет!

Многие не знают, что делать в таких случаях и довольно часто приносят устройства в очень плохом состоянии, когда уже дешевле купить новую плату. Так-как гарантийному ремонту залитые устройства не подлежат, лучше предотвратить сильное окисление платы и окончательный выход ее из строя!

Так что же делать, если в технику попала жидкость?
  1. Незамедлительно вынуть аппарат из жидкости , отключить аккумуляторную батарею и источник питания, не дожидаясь пока устройство само завершит работу!
  2. Максимально впитать влагу бумагой.
  3. Как можно быстрее обратиться в сервисный центр, так как во многих устройствах внутри есть батарейка которая продолжает процесс окисления и счет идет на часы!

Если обратиться в сервисный центр в тот же день после залития, то, при выполнении наших рекомендаций шансы восстановить устройство более 90%!

Многие видели в просторах интернета что нужно положить устройство в рис, на батарею, или прогреть феном несколько часов! Но , это скорее всего не поможет , а если ноутбук включился, то это не признак того что все обошло стороной, так-как, например, если залить сладкой жидкостью, то при ее высыхании на плате остается сахар, который начинает плавиться в жидкую карамель при нагреве компонентов что впоследствии вызывает короткое замыкание и более того, на плате образуются черные пятна которые уменьшают срок службы вашего ноутбука…

Вот Вам пример залитого ноутбука, который сразу же обесточили , просушили феном и он 2 дня лежал на горячей батарее:

На первом фото мультиконтроллер который отвечает за распределение всех напряжений в ноутбуке, как видите, ни батарея, ни фен абсолютно не помогли. После просушки, кстати, ноутбук у клиента включился на 15 минут, но потом сам выключился и больше не включился. После такого включения, к сожалению, ремонт вышел сразу в 2 раза дороже:

Попадание влаги — фото 1

На втором фото плата WIFI адаптера: и точно так же после включения — карта подлежала замене. Так-как ни один фен не сможет высушить жидкость в закрытых разъемах сквозь корпус ноутбука!

Попадание влаги — фото2

9 способов пайки BGA на печатной плате в сборке SMT

Пайка BGA — Подготовка перед пайкой

Пайка BGA Первый шаг — это правильная обработка поверхности. Отделка должна соответствовать будущему проекту или требованиям продукта. Хотя существует множество вариантов отделки поверхности, для некоторых из них могут потребоваться поверхности, не содержащие свинец. Они включают RoHS , бессвинцовое OSP или бессвинцовое правило ENIG.

После выбора правильного материала для вашего проекта, вам необходимо убедиться, что вы храните печатные платы правильным образом.Плохое обращение и хранение могут в конечном итоге испортить ваши печатные платы.

Таким образом, рекомендуется хранить их в контейнере с барьером от влаги. В чемодане должна быть влагочувствительная карта, которая предупреждает вас о влажности в сумке. С помощью карты, чувствительной к влаге, вы сможете узнать требуемый уровень влажности.

Когда у вас все под контролем, вы можете переходить ко второму шагу.

Тщательно очистите печатную плату

Теперь, когда ваши платы находятся в надлежащем состоянии и готовы к пайке BGA, вам необходимо убедиться, что печатные платы тщательно очищены или запечены.Обжиг обеспечивает удаление влаги, которая в дальнейшем может привести к дефектам пайки. Поэтому перед сборкой необходимо тщательно очистить печатные платы.

С грязными печатными платами вы рискуете столкнуться с дефектами шариков припоя BGA. К ним относятся холодная сварка, смещение, пустоты и перемычки. Во время хранения и транспортировки ваши печатные платы могут оказаться покрытыми грязью. Чтобы убедиться, что все идет по плану, перед началом сборки убедитесь, что ваши доски чистые.В большинстве случаев многие сборщики полагаются на ультразвуковые очистители.

Подготовка BGA к пайке BGA

Поскольку BGA в некотором роде чувствительны к влаге, необходимо хранить их в сухом месте. Лица, ответственные за их обращение, должны выполнять строгие операции, необходимые для защиты компонентов от повреждений. Однако в целом эти компоненты следует хранить внутри шкафов для защиты от влаги. Температура должна составлять от 20 ℃ до 25 ℃, а влажность — примерно 10%.

Как отмечалось ранее, перед началом пайки компоненты BGA необходимо запечь. При этом производителям необходимо следить за тем, чтобы температура пайки не превышала 125 ℃. В противном случае это может привести к нежелательной металлографической структуре. Опять же, здесь необходима осторожность, поскольку при низкой температуре становится трудно избавиться от влаги.

Итак, очень важно запечь компоненты перед сборкой SMT. Это обеспечивает удаление влаги внутри BGA.Кроме того, BGA требуется около 30 минут для охлаждения после выпечки и перед поступлением на сборочную линию SMT.

Пайка BGA, пайка оплавлением

Обычно монтажный пакет BGA такой же, как и для SMT. Сначала паяльная паста наносится на матрицу контактных площадок печатной платы путем нанесения трафарета или флюса на контактную площадку. Во-вторых, вы представляете оборудование для разборки и выравнивания компонентов BGA на печатной плате. После этого обработайте компоненты BGA через печь для пайки оплавлением. Технология оплавления пайка — это сложный процесс, который включает в себя несколько этапов, как кратко показано ниже:

1. Фаза предварительного нагрева — эта фаза обычно состоит из 2-4 зон нагрева. Здесь температура может достигать 150 ℃ менее чем за 2 минуты. По этой причине не наблюдается случаев разбрызгивания припоя или перегрева основания.

2. Фаза замачивания — здесь цель состоит в том, чтобы добиться горячего плавления, что обеспечивает хорошие паяльные соединения.

3. Фаза пайки — на этой фазе температура паяных соединений повышается до температуры пайки. Здесь лучше всего установить высокую температуру, чтобы стыки выходили желаемым образом.

4. Фаза охлаждения — это последний этап пайки методом оплавления. Он содержит два режима охлаждения: естественное охлаждение и воздушное охлаждение. Идеально для скорости охлаждения от 1 ℃ до 3 ℃.

Контроль припоя пайки BGA

Пятый шаг — убедиться, что вы контролируете припой во время пайки BGA.В большинстве случаев при пайке температура превышает точку плавления, при этом припой плавится и становится жидкостью.

Но чтобы все вышло как надо, надо контролировать припой пайки BGA. Этого можно добиться, поддерживая температуру около 183 градусов в течение 60–90 секунд. Слишком длительные или слишком короткие временные рамки могут вызвать проблемы с качеством при пайке BGA. Иногда вам, возможно, придется проверить ручку пайки. У большинства из них есть ручка при повороте, снижающая нагрев утюга.Таким образом, он контролирует припой и позволяет добиться желаемых результатов.

Проверка BGA

Перед выпуском вашей продукции на рынок убедитесь, что пайка BGA прошла тщательную проверку. Если вы не осматриваете свою продукцию, есть вероятность, что вы произведете неисправную продукцию. Эти продукты могут потребовать дорогостоящей переделки, что подорвет репутацию вашего бизнеса. То же самое и с проверкой BGA. В сборке печатных плат осмотр BGA — одна из областей, которая вызвала значительный интерес с момента появления BGA.

Должно быть ясно, что вы не можете эффективно провести контроль BGA с помощью оптических методов. Паяные соединения под компонентами BGA не видны. Кроме того, нелегко проверить паяные соединения, проверив электрические характеристики.

Единственный удовлетворительный способ тестирования BGA — это использование рентгеновских лучей. Рентгеновские лучи оказались весьма полезными для определения припоя на стыках, расположенных под корпусом. Тем самым они помогают в детальном осмотре.

Но рентген — не единственный метод, которым можно пользоваться. Несмотря на то, что рентген является одним из самых эффективных методов, у дизайнеров есть и другие варианты. Они могут выбрать использование граничного сканирования или электрического тестирования для проверки качества сварки BGA. Например, электрические испытания показывают только электрическую проводимость. С другой стороны, он не может проверить успешность пайки BGA.

Точно совместите BGA с площадкой для печатной платы

Седьмой шаг включает правильное выравнивание BGA по контактной площадке печатной платы.Здесь есть два этапа. Первоначальное выравнивание с последующим поддержанием выравнивания в процессе пайки. Для этого вам понадобится специальное оборудование для массовых операций. Однако, если вам нужно создать прототип, вы все равно можете выполнить выравнивание вручную. Это также известно как ручное выравнивание.

Для того, чтобы все получилось правильно, вы должны эффективно разметить доски с помощью меток совмещения. Эти отметки предпочтительно делать из меди. Кроме того, вам следует избегать использования паяльной пасты, так как она может расплавиться при растяжении мышечной поверхности.В конечном итоге это приводит к повреждению терминалов.

Опять же, если вы занимаетесь крупносерийным производством, вы можете сэкономить время и средства, если рассмотрите возможность оптической юстировки. Вам также необходимо инвестировать в специализированные машины с возможностью выравнивания всего на площадке для печатной платы.

Лучший стандарт пайки BGA

Существуют определенные стандарты паяных соединений BGA, которых вы должны придерживаться, если хотите выполнить пайку BGA на печатных платах во время сборки SMT. Например, паяльные соединения BGA с полостями приводят ко многим сбоям.У них также, вероятно, в долгосрочной перспективе возникнут другие дорогостоящие технические проблемы.

Например, согласно стандартам пайки IPC BGA, если сложно избежать полостей на контактной площадке, такие отверстия не должны быть на 10% больше, чем площадь шарика припоя. Другими словами, размеры каналов на контактных площадках не должны превышать 30% диаметра шарика припоя. Для обеспечения хороших результатов вам, возможно, придется придерживаться приемлемых отраслевых стандартов в отношении паяных соединений BGA.

Переделка BGA

Как вы, возможно, знаете, переделать BGA — непростая задача.Но это легче, если в вашем распоряжении будет специализированное оборудование. Но если вам нужно вернуть товар (-ы) для ремонта, то нет причин для беспокойства как таковых. Ремонтные работы начинаются с нагрева компонентов BGA. Это гарантирует, что вы расплавите детали под ним.

Специальная паяльная станция идеальна при доработке. Он также идеально подходит для выполнения задач, включающих специализированное оборудование, такое как инфракрасный обогреватель, вакуумное устройство и монитор термопары. Здесь необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить извлечение только компонентов BGA.Небольшая ошибка может повредить всю доску.

Переделка BGA

Как вы, возможно, знаете, переделать BGA — непростая задача. Но это легче, если в вашем распоряжении будет специализированное оборудование. Но если вам нужно вернуть товар (-ы) для ремонта, то нет причин для беспокойства как таковых. Ремонтные работы начинаются с нагрева компонентов BGA. Это гарантирует, что вы расплавите детали под ним.

Специальная паяльная станция идеальна при доработке. Он также идеально подходит для выполнения задач, включающих специализированное оборудование, такое как инфракрасный обогреватель, вакуумное устройство и монитор термопары.Здесь необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить извлечение только компонентов BGA. Небольшая ошибка может повредить всю доску.

Сферы припоя BGA — шарики припоя

Описание:

Заявка:

Медные сферы используются в шариковых решетках (BGA) и прикрепляются к микросхеме с помощью тугоплавкого сплава. Медные микросферы создают контролируемое противостояние. Превосходные свойства меди делают эти сферы идеальными для замены традиционных сплавов олова / свинца в бессвинцовых приложениях.

Характеристики:

Медные шарики тверже, чем шишки из мягкого припоя, и предлагают путь с более низким сопротивлением, что становится все более желательным по мере увеличения частоты. Система BGA из меди упрощает тестирование и доработку. Кроме того, медные сферы имеют идеально круглую форму и практически не имеют кратеров, трещин и других поверхностных дефектов.

Материалы:

BOW Electronics использует производственный процесс, в ходе которого из бескислородных медных шариков с высокой проводимостью (OHFC) изготавливаются самые гладкие, округлые и узкие медные сферы с максимальным диаметром.

Размер и допуски:

Медные сферы доступны от 0,015 дюйма
Диаметр: +/- 0,0002 дюйма
Сферичность: +/- 0,0004 дюйма
Однородность: 0,0002 дюйма
Поверхность: 5 микрон

Покрытие:

Медные сферы могут быть покрыты такими элементами, как Sn и Ni, различной толщины и отделки в соответствии с требованиями заказчика. Стандартные допуски на покрытие составляют 0,00150–0,000250 и 0,000225–0,000375. Звоните для ваших нужд.

Состав:
Медь (+ серебро) 99.95 мин.
Остаточные раскислители Нет
Физические константы
Плотность, фунт / куб. Дюйм (при 68ºF) 0,323
Удельный вес 8,94
Температура плавления, ºF (солидус и ликвидус) 1981
Удельная теплоемкость, БТЕ / фунт / ºF (при 68ºF) 0.092
Тепловой коэф. Расширение / ºF (68-212ºF) 9,4 x 10 6
(68-392ºF) 9,6 x 10 6
(68-572ºF) 9,8 x 10 6
Теплопроводность, btu / lb / ºF (при 68ºF) 226
Удельное электрическое сопротивление, * Ом / милф (при 68ºF) 10.3
Электропроводность * †% IACS (при 68ºF) 101
Модуль упругости, psi (растяжение) 17 x 10 6
Модуль жесткости, фунт / кв. Дюйм 6,4 х 10 6
* Отожженный
† Объем и масса, минимальное значение
Услуги по восстановлению / ремонту

BGA — Ремонт массива шаровых решеток в BEST Inc

Поврежденные или отсутствующие контактные площадки BGA — еще одна распространенная проблема на объектах BGA, требующих ремонта массива шаровых решеток.Эти контактные площадки заменяются в соответствии с процедурой, рекомендованной IPC, при которой используются специально изготовленные контактные площадки BGA с клейкой основой, которые приклеиваются к поверхности платы. Но прежде, чем можно будет приступить к этой процедуре ремонта массива шариковых решеток, необходимо отремонтировать поднятые паяные площадки. Причина? Ремонт поврежденной паяльной маски между контактными площадками BGA и соединительными переходными отверстиями является важным шагом для предотвращения стекания припоя по переходным отверстиям во время процесса замены контактных площадок BGA. Этот шаг необходимо выполнить до установки сменного BGA в рамках процесса доработки BGA (массива шариковой сетки).

Если у вас есть конструкция, требующая изменений или модификаций на сайте BGA, использование стандартной перемычки обычно не является приемлемым вариантом. Перемычки просто слишком велики, чтобы поместиться под BGA-компонентом. При ремонте или модификации используется плоская медная лента, достаточно тонкая, чтобы безопасно поместиться под компонентом BGA. Этот ремонт BGA позволит вам сохранить вашу конструкцию и избежать дорогостоящих затрат на сборку новой платы.

BEST предоставляет ведущие в отрасли решения для модернизации BGA и других устройств с сеточными массивами.Наши инженеры разработали более совершенные процессы для ремонта и доработки BGA более повторяемых , последовательных и надежных . Мы переделываем BGA с момента их появления и продолжаем оставаться в авангарде, используя новейшие стили и методы упаковки.

Когда вы становитесь партнером BEST, мы используем наш обширный отраслевой опыт и приверженность качеству и обслуживанию клиентов, чтобы принести вам ряд преимуществ, которых вы не найдете в других местах, в том числе:

  • Самое современное оборудование для ремонта, доступное сегодня на рынке — у нас всегда есть лучший инструмент для любой работы.
  • Технические специалисты, сертифицированные IPC, специально обученные для восстановления BGA и рентгеновской проверки, назначенные для КАЖДОЙ работы.
  • Полная прозрачность с диском с соответствующими рентгеновскими изображениями, возвращаемыми вам после завершения работы.
Ваш партнер по ремонту BGA с полным спектром услуг

В BEST мы — ваше универсальное решение, предлагающее широкий спектр услуг по доработке и ремонту массивов шариковых решеток, в том числе:

Мы также можем помочь вам диагностировать и устранить неполадки в процессе доработки вашего собственного массива шаровой сетки.Наши опытные инженеры-технологи SMT могут просмотреть документацию по вашему процессу, проверить процесс восстановления BGA или массива шариковых решеток или разработать очень успешный процесс для вашей работы, включая разработку тепловых профилей, которые имеют решающее значение для переделки места, не зная специфики того, как запустите оборудование для переделки массива шариковой сетки.

BGA Rework видео

Обзор процесса реболлинга BGA Пластиковый корпус, малый объем
  1. Подготовка устройства
  2. Выберите материалы для реболлинга
  3. Флюс Деталь
  4. Выровняйте преформу шарика припоя относительно устройства
  5. Оплавление
  6. Удалить преформу
  7. Чистый
  8. Марка
  9. Осмотреть
  10. Выпекать
  11. Пакет
Обзор процесса реболлинга BGA Керамический / металлический корпус, малый объем
  1. Подготовка устройства
  2. Выберите материалы для реболлинга
  3. Флюс Деталь
  4. Выровняйте преформу шарика припоя относительно устройства
  5. Оплавление
  6. Удалить преформу
  7. Чистый
  8. Марка
  9. Осмотреть
  10. Выпечка
  11. Пакет

Измерение теплового напряжения паяных соединений в корпусах BGA

Измерение термических напряжений паяных соединений в корпусах BGA: теоретические и экспериментальные

H X Shang, J X Gao и П. И. Николсон

Документ представлен на Международной конференции и выставке машиностроения ASME 2008, 2-6 ноября 2008 г., Бостон, Массачусетс, США.Бумага нет. IMECE2008-66417.

Аннотация

В этом исследовании была получена и экспериментально подтверждена аналитическая модель для получения решения в замкнутой форме для термомеханического поведения пакета BGA (Ball Grid Array). В теоретическом анализе корпус BGA был представлен трехслойной осесимметричной моделью: два разнородных материала, соединенных ступенчатой ​​прослойкой. На основе классической теории изгиба были точно рассчитаны термические напряжения, вызванные изменениями температуры.2-D FE (Finite Element) модели корпусов BGA, подвергнутых воздействию высоких температур, были использованы для проверки теоретических решений. Кроме того, были экспериментально исследованы два типа образцов BGA с эвтектическим (63 мас.% Sn / 37 мас.% Pb) и бессвинцовым SAC387 (95,5 мас.% Sn / 3,8 мас.% Ag / 0,7 мас.% Cu) паяными соединениями соответственно. разрешение Муаровая интерферометрия (МИ). Испытания на термоциклирование проводились на каждой упаковке при температуре от 25 ° C до 125 ° C. Было доказано, что термическая деформация, полученная при испытаниях на муар, подтверждает аналитические решения и анализ КЭ.На основании значений усталостной долговечности паяных соединений, основанных на значениях деформации сдвига, также были определены характеристики надежности сборок BGA.

Введение

При эксплуатации корпусов микроэлектроники термические напряжения считаются основной проблемой, которая может вызвать возникновение трещин и повлиять на функциональность. Из-за большого несоответствия теплового расширения (КТР) составляющих материалов упаковка подвергается термической деформации в условиях термоциклирования во время ее нанесения.Особое внимание было привлечено к паяным соединениям в корпусах, поскольку термомеханические характеристики паяных соединений являются основой для обеспечения долгосрочной надежности электронных корпусов не только потому, что паяные соединения обеспечивают электрическое соединение, но и являются единственными механическими соединениями. крепление электронных компонентов к печатной плате (PCB). [1-4] Ограниченные паяные соединения циклически меняются между максимальными и минимальными пределами температуры в зависимости от среды использования, что приводит к большинству отказов корпусов микроэлектроники.

Были разработаны различные методы оценки теплового поведения корпусов микроэлектроники, включая экспериментальные методы, такие как испытание на механическую усталость [3-5] и MI, [1-6] , а также численное моделирование на основе статики, такое как анализ методом конечных элементов. (ВЭД). [7-8] Однако MI чувствителен к вибрации окружающей среды, и численный метод не может точно имитировать непрерывное изменение свойств материала в паяных соединениях; вместо этого используется пошаговое изменение свойств.

В этом исследовании на основе классической теории изгиба Тимошенко была получена аналитическая модель для получения решения закрытой формы для корпусов BGA, подвергающихся воздействию высоких температур. Затем решения были проверены численно и экспериментально. Сравнение характеристик эвтектического паяного соединения 63Sn / 37Pb и бессвинцового паяного соединения SAC387 было проведено при одинаковых тепловых условиях на отдельном компоненте, и была спрогнозирована усталостная долговечность каждого типа корпуса.

Методология

Теоретический анализ

Тимошенко впервые вывела общее решение для упругих термических напряжений в биметаллической системе в 1925 году, в котором была исследована двухслойная балка, подверженная изменению температуры. [9] Анализ был основан на классической теории балок и начался с предположения, что оба слоя имеют одинаковую кривизну (ρ) во время изгиба. Индивидуальная сила и изгибающий момент в каждом слое были связаны с кривизной слоя. Путем уравновешивания сил F и моментов M в системе и включения температурно-индуцированных (ε T ), силовых (ε F ) и индуцированных изгибом (ε M ), чтобы удовлетворить условию непрерывности деформации на границе раздела между двумя слоями, было получено решение.Этот подход был принят и развит многими другими для анализа термических напряжений в многослойных системах. [10–12]

Здесь корпус BGA упрощен и представлен трехслойной осесимметричной моделью, как схематично показано на Рис.1 , где слои с индивидуальной толщиной, di , связаны. Нижний индекс i обозначает номер слоя от 1 до 3. В соответствии с настоящим корпусом BGA верхний слой (слой 1) представляет собой подложку, прикрепленную к паяным соединениям, центральный слой (слой 2) представляет собой припой. стык, а нижний слой (слой 3) представляет собой плиту FR-4.Эта эластичная слоистая система подвергается равномерному изменению температуры Δ T . CTE, модуль сдвига, модуль Юнга и коэффициент Пуассона трех материалов равны αi, µ i, E i , v i соответственно.

Рис.1. Схема трехслойной гибочной системы

Согласно теории изгиба Тимошенко, нормальное распределение напряжений в вертикальном сечении балки является линейной функцией глубины.Например, при изгибе вверх значения напряжения изгиба варьируются от максимального растяжения + σ м на верхней свободной поверхности до максимального сжатия — σ м на нижней свободной поверхности. В местах, удаленных от краев, напряжения, вызванные тепловым рассогласованием, лежат в плоскости (т. Е. Параллельно границе раздела), а напряжения, нормальные к границе раздела, равны нулю. Нейтральная ось (линия в поперечном сечении системы изгиба, где нормальное напряжение равно нулю) определяется как y = 0.Свободные поверхности подложки и платы расположены по направлениям y = h 1 и y = -h 3 соответственно. Граница раздела слоев 1 и 2 расположена на y = h 2 . С этими определениями связь между h i и d i описывается следующим образом:

[1]

Для определения деформации и напряжений в этой модели в тепловых условиях, во-первых, необходимо определить положение нейтральной оси системы.По равнодействующей силе из-за деформации изгиба при y = 0 равно нулю; т.е.

[2]

, из которого можно определить расстояние h 2 , как:

[3]

Во-вторых, деформация, вызванная силой, ε F и деформация, вызванная изгибом, ε M могут быть получены путем удовлетворения следующих двух граничных условий: (i) результирующая сила F , возникающая из-за силы -индуцированная составляющая деформации равна нулю; (ii) результирующий изгибающий момент M из-за деформации, вызванной изгибом, равен нулю:

[4]

Отсюда деформация, вызванная силой ε F , может быть выражена как:

[5]

, а кривизна системы ρ также может быть получена с помощью,

[6]

Распределение деформации в системе можно сформулировать как

[7]

, (i = 1, 2, 3).

Распределение осевых напряжений и перемещений в каждом слое может быть выражено как:

[8]

(я = 1, 2, 3)

Из приведенного выше анализа видно, что если заданы материал и геометрические параметры корпуса BGA (, таблица 1, ), со значениями h 2 , ε F и кривизной ρ , распределения деформации / напряжения, подверженные изменению температуры Δ T , завершены, как указано в таблице , таблица 2 .Обратите внимание, что как распределение деформации ε, так и распределение напряжений σ, определяемые уравнениями (7) и (8), являются функциями y . Хотя ось изгиба, определенная в его статье, отличается от Hsueh, [12] , который был определен как граница раздела между слоем 2 и слоем 3, конечные результаты должны быть такими же. Во всех этих обсуждениях рассматриваются позиции, удаленные от свободных краев, и все слои имеют сопоставимую толщину. Если речь идет о температурной зависимости КТР материалов паяных соединений, тепловая деформация α Δ T должна быть заменена интегралом КТР по отношению к температуре или с использованием среднего КТР в пределах диапазона температур.

Таблица 1 Общее решение корпусов BGA с повышенной температурой

Sn-37Pb
( h 2 = 0,516 мм)
SAC387 припой
( h 2 = 0,491 мм)
90Δ (° С)
1 / ρ (м -1 ) ε (x10 -3 ) 1 / ρ (м -1 ) ε (x10 -3 )
25 1.509 1,045 0,938 0,862
50 3,019 2,091 1,877 1,724
75 4.528 3,136 2,815 2,586
100 6.037 4,181 3,753 3,449

Образцы BGA

Было проанализировано 2 вида (по 3 образца для каждого типа) корпусов BGA с одинаковыми геометрическими параметрами, подвергнутых термическому циклу.Корпуса BGA имеют квадрат 28 мм и высоту 3,16 мм, с набором шариков припоя 16 x 16 (диаметром 0,6 мм и шагом пайки 1,0 мм), как показано на Рис. 2 . Перед тестами термического цикла на сборки BGA было подано питание для проверки целостности электрической цепи. После этого корпуса BGA были вырезаны по средней линии и отполированы по рядам шариков припоя, чтобы обнажить поверхность среза. На каждую полированную поверхность упаковки реплицировали высокотемпературную решетку с частотой 1200 штрихов / мм для дальнейших испытаний ИМ.

Рис.2. Вид в разрезе корпуса BGA

Анализ методом конечных элементов (МКЭ)

Перед основными сравнительными экспериментами был выполнен FEA для моделирования теплового поведения корпусов BGA в диапазоне температур от 25 до 125 ° C. Чтобы изучить влияние материалов для пайки на термическую деформацию корпусов BGA, были исследованы и сопоставлены двухмерные модели плоской деформации с эвтектическими паяными соединениями 63 / 37Pb и бессвинцовыми припоями SAC387. Из-за симметрии пакета была смоделирована только половина пакета.Сетка была усовершенствована в значительном поле концентрации напряжений / деформаций (т. Е. Соединения нескольких материалов вблизи шариков припоя). Граничное условие симметрии было наложено на крайний левый край пакета, и все компоненты смещения в нижнем левом углу узла плоскости симметрии были ограничены, чтобы предотвратить движение твердого тела. Свойства эластичных материалов этих компонентов перечислены в таблице 2 на основе предыдущих исследований. [13,14] Обратите внимание, что все материалы в корпусе предполагались линейно эластичными, за исключением паяного соединения.Материалы для пайки считались вязкоупругими и температурно-зависимыми материалами из-за их свойств ползучести.

Таблица 2 Свойства материалов корпусов BGA

Материалы Модуль упругости
Юнга
(ГПа)
Коэффициент Пуассона
CTE
(ppm / ° C)
Медная прокладка 121 0,35 17
SAC387
припой
25 ° C: 46
50 ° C: 44
100 ° C: 35
0.3 17
63Sn / 37Pb
эвтектический
припой
25 ° C: 29,97
65 ° C: 20,629
105 ° C: 12,455
125 ° C: 12,450
0,35 25,1
BT
подложка
18,6 0,36 15,0 ( x, z )
57,0 ( y )
Кремниевый чип 162,4 0,23 3,3
Формовка 8.96 0,35 19,0
FR4-PCB 22 0,28 16,0 ( x, z )
72,0 ( y )

Муаровая интерферометрия (MI)

MI позволяет измерять деформацию всего поля в корпусе во время усталостных испытаний с типичной чувствительностью 0,417 мкм . [6] Принцип муаровой интерферометрии схематично изображен на Рис. 3 , где высокочастотная дифракционная решетка с пересеченными линиями воспроизводится на поверхности образца и деформируется вместе с нижележащим образцом.Когерентные лазерные лучи «А» и «В» создают виртуальную опорную решетку в своей зоне пересечения и интерферируют с решеткой образца, создавая муаровый узор из полос. Муаровая полоса представляет собой контуры постоянных смещений U и V (компоненты смещения в ортогональных направлениях x и y соответственно), которые могут быть определены с помощью [6] :

[9]

Рис.3: Оптическая установка муаровой интерферометрии (свет, дифрагированный в ± дифракционных порядках решетки образца, попадает на ПЗС-матрицу для создания интерференционных картин)

Соответствующие компоненты деформации, полученные из смещения:

[10]

, где fs — частота решетки образца, а Nx и Ny — порядки полос в картинах муара поля U и V соответственно.

Трехмерный интерферометр муара использовался для измерения в реальном времени деформации образцов BGA, подвергнутых термическому циклу. Он включает оптическую систему для формирования муаровой каймы, высокотемпературную камеру для создания термоциклической среды и управляющее программное обеспечение для обработки изображений. Образцы муаровой каймы регистрировались каждые 25 ° C при повышении или понижении уровней температуры во время процедур нагрева и охлаждения от 25 до 125 ° C. Применяли скорость нарастания 5 ° C / мин и время выдержки 10 минут на каждой стадии, чтобы убедиться, что образец достигнет заданной температуры.

Результаты экспериментов

Смещения

Выбранные образцы муара в направлении оси x ( U ) и направлении оси y ( V ) вдоль поперечных сечений эвтектики и корпуса SAC387 от MI показаны на рис. Рис.4 От до Рис. .5 . Предполагается, что температура без напряжений составляет 25 ° C, при которой решетка повторяется на образце. Шарик припоя в центре массивов шариков используется в качестве ориентира, и исследуется только половина шариков.Видно, что плотность полос увеличивалась с увеличением температуры, а это означает, что смещение также увеличивалось. Различия в количестве полос между подложкой и платой FR-4 вызваны разницей CTE между двумя материалами. Несоответствие смещения между этими двумя материалами вызывает серьезную деформацию сдвига в паяных соединениях, которые механически соединяют кристалл и подложку. Эта деформация становится более значительной при повышении температуры. Поскольку паяные соединения ограничивают тепловую деформацию подложки и платы, эффект подтверждается формой бахромы на рис.4 и 5 : бахрома не совсем вертикальная, но слегка изгибается. Из-за различий в форме и материалах в структуре BGA смещение U и V больше на стыках из нескольких материалов рядом с шариками припоя и свободными краями, чем в других областях.

Рис.4. Муаровые края корпуса BGA с шариками припоя 63Sn / 37Pb

а) поле U при 25 ° C;

б) В поле при 25 ° С;

в) поле U при 125 ° C;

г) Поле V при 125 ° C

Фиг.5. Муаровые края корпуса BGA с шариками припоя SAC 387:

а) поле U при 25 ° C;

б) В поле при 25 ° С;

в) поле U при 125 ° C;

г) Поле V при 125 ° C

На рис. 6 показан контурный график полос смещения эвтектического корпуса BGA при 125 ° C, полученный с помощью моделирования методом конечных элементов. По сравнению с Рис. 5 , ориентация полосы FEA, представляющей области постоянного смещения, совпадает с ориентацией муаровых узоров.Обратите внимание, что для корпуса BGA, который имеет x -инвариантное распределение свойств материала и геометрию в тепловых условиях, краевой эффект возникает в поле деформации, когда размер длины конечен, как видно из Рис. эффект в непосредственной близости от правого конца. Кроме того, поскольку модели FE демонстрируют резкие неоднородности деформации на границах раздела ячеек, значения узловой деформации ячейки, расположенной в одном и том же вертикальном положении, необходимо усреднить в расчетах. U Смещение вдоль поперечного сечения образца было рассчитано из муаровых полос по формуле 9. Рис. 7 показывает поле смещения U каждого шарика припоя, созданного при 100 ° C. Деформация U постепенно увеличивается за счет расположения паяных соединений от центра к краю, что означает, что в микросхеме и плате возникают изгибы. Этот изгиб связан с градиентом деформации микросхемы, подложки и платы в направлении толщины из-за ограничений паяного соединения.Экспериментальные результаты также сравнивались с теоретическими результатами, рассчитанными по формуле 8 и моделированию FE. Как видно из Fig.7 , деформация, измеренная с помощью MI, хорошо согласуется с деформацией, полученной с помощью FEA для каждой упаковки. Средняя относительная погрешность всех припоев составляет менее 10%, за исключением отклонения вокруг самого внешнего шарика припоя. Это может быть связано с результатами анализа КЭ, который во многом зависит от точного моделирования нелинейного и сложного механического поведения материалов.Это приближение не так точно, как приближение FE 3D деформации твердой плоскости. Хотя результаты 2D FEA по-прежнему подтверждают достоверность измерения деформации в пределах экспериментальной точности. В теоретическом расчете смещения U шарики припоя заменяются элементами в соответствующем положении, поскольку в модели нет изолированного паяного соединения. Теоретическое решение также совпадает с экспериментальным результатом и FEA в разумных пределах. Если сравнить шарики припоя эвтектики и SAC387, первые имеют значения деформации на 25% больше, чем вторые.

Рис.6. U — и V — смещения корпуса BGA с шариками припоя 63Sn / 37Pb из FEA

Рис.7. Сравнение U — смещение по результатам измерения муара, FEA и теоретического анализа при T = 100 ° C

Обычно деформация, рассчитанная теоретическим методом, больше, чем деформация, полученная при испытаниях методом МКЭ и муаром при той же температуре, потому что при нагреве в аналитической модели в слое припоя выделяется больше тепла, чем в отдельных шариках припоя в реальном образце.Это ограничивает его применение для точного анализа крошечных и сложных структур. Тем не менее, как простой и экономичный инструмент, теоретическое решение идеально подходит для понимания сложных механических характеристик и механизма отказа электронной упаковки.

Деформация сдвига

Многие практические анализы срока службы и надежности паяных соединений требуют распределения деформации сдвига. Когда электронный блок испытывает изменение температуры, кремниевый кристалл и верхняя форма имеют тенденцию расширяться по сравнению с платой FR4.Доминирующим ограничением, ограничивающим относительное расширение, является система силы сдвига, действующая на границу раздела, то есть паяные соединения. В паяных соединениях появляются сильные градиенты полосы, соответствующие пластичности или максимальной деформации сдвига. Надежность корпуса BGA зависит от шарика припоя с максимальным значением деформации сдвига. [1,14] В паяных соединениях появляются сильные градиенты полос, соответствующие пластичности или максимальной деформации сдвига. В рис.7 , самый внешний шарик припоя испытывает максимальную деформацию среди всех паяных соединений; поэтому он будет иметь максимальную деформацию сдвига и легко разрушится из-за термической усталости. Деформации сдвига для крайних шариков припоя были рассчитаны с использованием муаровых полос и FEA при различных температурах, как показано на Рис. 8 . Сравнивая графики с температурой, мы сначала замечаем, независимо от материалов для пайки, что тенденции изменения распределения деформации с температурой аналогичны.Однако разные материалы для пайки действительно вызывают разницу в значениях деформации сдвига, которая естественным образом является результатом применения более твердых и жестких паяных соединений SAC387. Модуль Юнга SAC387 намного выше, чем у эвтектического паяного соединения, поэтому он имеет более высокое сопротивление деформации. Это хорошо согласуется с предварительными результатами, приведенными в разделе 3.1. Значения деформации сдвига, полученные от MI, хорошо согласуются с методом конечных элементов для обоих корпусов BGA в (рис.8 .

Рис.8. Сравнение значений деформации сдвига крайних шариков в корпусах BGA с температурой

Надежность

Деформация сдвига самого внешнего шарика припоя, определенная методом MI, применяется для прогнозирования усталостной долговечности корпусов BGA. Усталостная долговечность паяного соединения рассчитывается с помощью эмпирического соотношения Гроба-Мэнсона. [15,16] Общее количество циклов до отказа Nf можно выразить как:

[11]

где ε p — диапазон пластической деформации сдвига после одного термического цикла, а константы m и C находятся путем выполнения испытания на изотермическую усталость образца припоя при 1 Гц в диапазоне температур -40 ° C. до 150 ° С.Получены средние значения констант: м = 0,70, C = 1,69 для эвтектических припоев [1] и м = 0,853, C = 9,2 для бессвинцовых припоев. [14] Согласно этой модели прогнозирования срока службы, циклы усталости для эвтектических корпусов и корпусов SAC387 BGA составили 4037 и 9868 соответственно. По сравнению с испытаниями на термоциклирование при ускорении, выполненными Clech [17] (с диапазоном температур 0–100 ° C, 10-минутным временем выдержки при 100 ° C), коэффициент ресурса отказа 2.44 припоя SAC387 — Sn37Pb в этом исследовании было близко к 2,15 в исследовании Клеха. Это доказывает, что бессвинцовый припой обладает потенциальным преимуществом более надежных паяных соединений, чем эвтектические паяные соединения Sn-37Pb при тех же условиях испытаний, поскольку бессвинцовые припои имеют другую физическую и лучшую механическую стойкость к усталостному разрушению по сравнению с Sn-припоями. Эвтектический припой 37Pb. [18]

Выводы

Чтобы исследовать взаимодействие корпуса BGA в условиях термоциклирования, термическое напряжение / деформация корпусов BGA были проанализированы теоретически, численно и экспериментально.Был разработан закрытый подход для оценки термомеханического поведения корпуса BGA. Полученные результаты можно резюмировать следующим образом:

  1. Аналитическое решение — это простой и быстрый способ показать тепловые напряжения / деформации, возникающие в сборке BGA во время теплового цикла. Однако точность метода будет снижаться с увеличением рычага сложности электронных блоков.
  2. Высокотемпературный MI подтвердил теоретические и численные решения, записав тонкую и сложную информацию о деформации образцов.Хорошее согласие было получено как из теоретических, так и из экспериментальных решений.
  3. Максимальная деформация сдвига паяных соединений использовалась для прогнозирования надежности корпусов на основе уравнения Коффина-Мэнсона. Было обнаружено увеличение усталостной долговечности на ~ 41% в бессвинцовой упаковке по сравнению с эвтектической.

С помощью этого исследования инженеры-конструкторы могут лучше понять реакцию сборок BGA в тепловых условиях, получить доступ к надежности их базового плана проектирования на этапе концептуального проектирования и оценить каждый фактор, который может повлиять на усталостную долговечность корпусов.

Благодарности

Представленная работа была проведена при финансовой поддержке стипендии Марии Кюри из FP6 ЕС (проект № 039893). Авторы также благодарят Национальный исследовательский центр микроэлектроники (Корк, Ирландия) и Pac-Tech (Суррей, Великобритания) за изготовление образцов.

Список литературы

  1. Shi X.Q., Pang H.L.J., Zhou W., Wang Z.P., 2000, «Анализ малоцикловой усталости, температурно-частотный эффект в эвтектическом припое», International Journal of Fatigue, 22 , стр.217-28
  1. Гаффариан Р., Ким Н.П., 2000, «Анализ надежности и отказов сборок с шариковой решеткой с термическим циклом», IEEE Transactions on Components, Pack Aging, and Manufacturing Technology, 23 (3) , pp.528-34 .
  1. Pang J. H. L., Chong D.Y.R., Low T.H., 2001, «Анализ температурных циклов надежности паяных соединений flip-chip», IEEE Transactions on Components, Pack Aging, and Manufacturing Technology, 24 , pp.705-12
  1. Канчаномай К., Мияшита Ю., Муто Ю., 2002, «Малоцикловая усталость бессвинцовых припоев Sn-Ag, Sn-Ag-Cu и Sn-Ag-Cu-Bi», Journal of Electronic Materials, 31 (5) , 456-65.
  1. Ли Д.Дж., Ли. HS, июль 2006 г., «Основные факторы прочности паяного соединения слоя ENIG в корпусе FC BGA», Journal of Microelectronics Reliability, 46 , стр.1119-1127
  1. Пост Д., Хан Б., Ифджу П., 1994, Муар с высокой чувствительностью: экспериментальный анализ механики и материалов, Спрингер, Нью-Йорк.
  2. Hong B.Z., 1997, «Конечно-элементное моделирование термической усталости и повреждения паяных соединений в корпусе с керамической решеткой из шариков», Journal of Electronic Materials, 26 (7) , стр. 814-20.
  1. Qi Y., Zbrzezny AR, Agia M., Lam R., Ghorbani HR, 2004, «Ускоренная термическая усталость бессвинцовых паяных соединений как функция скорости охлаждения оплавлением», Journal of Electronic Materials, 33 ( 12) , с. 1497-1506.
  1. Тимошенко С., 1925, «Анализ биметаллических термостатов», Журнал Оптического Общества, 11 , стр. 233-55.
  2. Фэн З.С., Лю Х.Д., 1983, «Обобщенная формула для радиуса кривизны и напряжений слоев, вызванных термической деформацией в полупроводниковых многослойных структурах», Журнал прикладной физики, 54 , стр. 83-5.
  1. Янку О.Т., Мунц Д., Эйгенман Б., Шольтес Б., Макераух Э., 1990, «Состояние остаточного напряжения паяных керамических / металлических соединений, определенное аналитическими методами и измерениями остаточного напряжения с помощью рентгеновских лучей», Журнал American CeramicSociety, 73 , стр.1144-9.
  1. Hsueh C.H., 2002, «Моделирование упругой деформации многослойных слоев из-за остаточных напряжений и внешнего изгиба», Journal of Applied Physics, 91 , стр. 9652-6.
  2. Cheng, HC, Chiang KN, Chen CK, Lin LC, 2001, ‘Исследование факторов, влияющих на усталостную долговечность паяных соединений термически усиленной решетки шариков’, Журнал Китайского института инженеров, 24 (4) , стр. 439-451.
  3. Джон Х. Л., Панг Б. С., Сюн Т. Х., 2004, «Модели малоцикловой усталости для бессвинцовых припоев», Thin Solid Films, 462 (3) , стр. 408-412
  4. Coffin L.F.J., Schenectady N.Y., 1954, «Исследование эффектов циклических термических напряжений на пластичный металл», ASME Transaction, 76 , стр.931-50.
  1. Мэнсон С.С., 1966, Термическое напряжение и малоцикловая усталость, МакГроу-Хилл, Нью-Йорк.
  1. Clech, J.P., 2005, «Факторы ускорения и эффективность испытаний на термоциклирование для бессвинцовых сборок Sn-Ag-Cu», Труды Международной конференции SMTA, Чикаго, Иллинойс, сентябрь.25-29, стр. 902-917
  2. Ganesan. С., Печт, М., 2006, Бессвинцовая электроника, John Wiley & Sons, Нью-Йорк.

Что вызывает периодические отказы BGA?

Для просмотра этого видео включите JavaScript и рассмотрите возможность обновления до веб-браузера, поддерживающего видео HTML5.

Что вызывает периодические отказы BGA?

У нас проблемы с устройствами BGA после сборки SMT.Во время тестирования устройства BGA выходят из строя, если мы слегка надавим на верх устройства BGA во время тестирования, плата проходит. Братья Ассамблеи, Джим Холл и Фил Зарроу, предлагают свои советы.
Board Talk
Board Talk представляют Фил Зарроу и Джим Холл из ITM Consulting.
Устранение неполадок процессов, анализ отказов, аудиты процессов, настройка процесса
Выбор / квалификация CEM, обучение / семинары SMT, юридические споры
Фил Зарроу
Обладая более чем 35-летним опытом сборки печатных плат, Фил является одним из ведущих экспертов в области анализа отказов процесса SMT.Он имеет большой опыт работы с оборудованием, материалами и процессами SMT.
Джим Холл
Бережливый мастер шести сигм Блэкбелт, Джим обладает обширными знаниями в области пайки, термической технологии, оборудования и основ процессов. Он является пионером в области науки об оплавлении.

Расшифровка стенограммы

Фил
Добро пожаловать в Board Talk.Это Фил Зарроу и Джим Холл славы ITM, но мы также здесь для Board Talk. Я считаю, что сегодня у нас есть вопрос о дефектах пайки, связанных с Джимом и BGA.

Джим
Это исходит от М.С. «У нас возникают проблемы с некоторыми устройствами BGA после сборки SMT. Во время тестирования устройства BGA выходят из строя. Однако, если мы слегка надавим на проблемное устройство BGA во время тестирования, плата пройдет проверку».

«Какова вероятная причина? Вероятно, это неисправность паяного соединения или что-то внутреннее в корпусе BGA?»

Phil
Да, я ненавижу эти гибкие литые BGA.Что ж, не хочу тебе говорить, но это твой процесс, мой мальчик. И есть несколько разных причин.

Первое, что приходит в голову, — это недостаточная высота паяльной пасты. Итак, вопрос, который я должен вам задать: «Вы измеряете высоту паяльной пасты?»

Если вы действительно измеряете это, держите ли вы его на разумном уровне? Потому что это еще одна ошибка, которую мы часто видим, когда люди имеют очень большое расхождение на нижней стороне.

Итак, вы определенно хотите убедиться, что у вас есть реалистичные уровни, и вы контролируете их, а не просто записываете.На самом деле вы смотрите на данные, потому что они тут же многое вам расскажут. Итак, это первое, что приходит в голову.

Джим
Можно подумать о голове в подушке, но я подозреваю, что нет, так как при первоначальном тесте вы получаете разрыв цепи. Обычно с головой в подушке контакта достаточно. Хотя они не спаяны друг с другом, они обычно обеспечивают достаточный физический контакт после охлаждения платы, чтобы обеспечить непрерывность и прохождение тестов.

Это одна из самых больших проблем с головой в подушке, они, кажется, проходят тесты, но позже они становятся прерывистыми. Но я подозреваю, что объем припоя недостаточен в сочетании с, возможно, некоторой степенью деформации корпуса.

Посмотрите на свой профиль нагрева, профили охлаждения и корпуса BGA. Убедитесь, что вы выполняете все требования производителя BGA в своих профилях оплавления.

Phil
Я также собираюсь добавить. Надеюсь, вы не используете покрытие HASL на своей доске, потому что это также может добавить топографические отклонения, которые могут привести к прерывистым движениям.

Jim
Отсутствие компланарности самой подложки.

Phil
Да, меня не волнует, насколько хорошо они говорят, какой сплав подходит для HASL, просто когда вы начинаете переходить к более тонкому звуку, просто не предназначено для этого. Итак, хорошо, поэтому мы надеемся, что это поможет и направит вас в правильном направлении.

Кстати, это Фил Зарроу и Джим Холл.

Джим
Братья по сборке говорят, что бы вы ни делали, не паяйте, как мой брат.

Фил
И не паяй, как мой брат.

Комментарии

Если BGA не хранились в соответствии с инструкциями производителя и сроком службы пола устройства, влага может попасть внутрь устройства. Последующие термические испытания (тепловая выдержка и термоциклирование) в рамках ESS приводят к образованию водяного пара внутри устройства. В этом случае процесс расслоения матрицы, выводной рамки, соединительных проводов, пластины радиатора, встроенной печатной платы BGA с формовочной массой может привести к отказу.Эти отказы еще больше усугубляются механическими испытаниями, такими как вибрация и удар, которые впоследствии проводятся в рамках ESS.

Мой вопрос в том, что даже с учетом приложенного напряжения и способности ESS фиксировать сбои BGA, мы действительно испытываем проходящие блоки, которые ПРОШЛИ ESS и отправили, вышли из строя на стороне клиента (те же BGA). Значит, ворота ESS не являются полноценными воротами? Любые возможные предложения, помимо улучшения профиля ESS (точная настройка пределов вибрации / скорости нарастания или добавление количества циклов ESS)

А.Халим, Honeywell

Ниже приведены различные фазы, через которые проходит устройство BGA в среде с высокой надежностью, и возможные причины, которые могут быть связаны с отказами на этих этапах:

1. Электрические испытания BGA

Любые наблюдения в отношении периодических отказов , можно сделать вывод, что это связано с меньшей компланарностью устройства.

2. Скрининг стресса после воздействия окружающей среды (ESS)

Если BGA не хранились в соответствии с инструкциями производителя и сроком службы пола устройства, влага может проникнуть внутрь устройства.Последующие термические испытания (тепловая выдержка и термоциклирование) в рамках ESS приводят к образованию водяного пара внутри устройства. Затем водяной пар выходит через эти трещины, тем самым сбрасывая давление. В этом случае процесс расслоения матрицы, выводной рамки, соединительных проводов, пластины радиатора, встроенной печатной платы BGA с формовочной массой может привести к отказу. Эти отказы еще больше усугубляются механическими испытаниями, такими как вибрация и удар, которые впоследствии проводятся в рамках ESS.

3.Post Reflow

Это может произойти из-за:
(i) потери компланарности (a) BGA (2) участков печатной платы, где BGA заполняется во время чрезмерного нагрева во время оплавления.
(ii) Несоответствие компонентов шарика BGA и паяльной пасты.
(iii) Быстрое охлаждение в последней фазе профиля оплавления, приводящее к напряжениям и механическому разрушению из-за несоответствия КТР

Д-р КУТТИИЛ ТОМАС ООММЕН ТАРАКАН, VSSC

Хотя проблема, скорее всего, связана с целостностью пайки, много лет назад я столкнулся с проблемой внутренней емкости в корпусе BGA.Если человек прикоснулся к упаковке, емкость изменилась, и проблема исчезла. Пройдя через множество изменений процесса, мы поняли, что это часть, а не процесс.

Грег Стернс, Emerson

Было обнаружено, что копланарность мяча играет важную роль в формировании дефектов HIP, независимо от того, используете ли вы пасту или липкий флюс, который может вас укусить. Если вы используете трафарет толщиной 5 мил и ваш BGA имеет компланарность 8 мил, в какой-то момент вы получите шарики, которые никогда не касаются пасты, поэтому флюс никогда не касается шарика, и деформация может усугубить ситуацию.То же самое касается только липкого флюса. Если флюс был «израсходован» к моменту схлопывания детали, возможно, у вас не будет HIP, но у вас не будет образования хорошего интерметалла.

Таким образом, вам нужно проверить характеристики компланарности BGA, когда вы делаете свой трафарет, вам, возможно, придется увеличить область BGA

Алан Вудфорд, NEO TECH

Размещение BGA на втором боковом оплавлении может повлиять на плохую плоскостность платы. Перекрытие BGA с обеих сторон сборки может вызвать напряжение, которое может вызвать перелом сустава.

Пол Чик, BI Inc.

Просто добавим еще одну возможность — «коробление BGA». Особенно, если это был BGA без свинца, а затем перебалансированный на эвтектический припой. Некоторые из аппаратов подачи припоя, используемых для удаления шариков без свинца, настолько горячие, что детали деформируются во время этого процесса, и пайка повторно свернутых деталей может быть невозможна. Die & Pry может это доказать.

Гэри Р., BAE

Я обнаружил, что НЕ всегда сбой BGA проходит при нажатии, это происходит из-за плохого процесса, будьте осторожны, BGA — это корпус, выпущенный более 28 лет назад, многие дефекты возникли в головке подушки, дефект проходит через бессвинцовый процесс, ВСЕ они контролировались, по моему опыту, одна из причин, и мы не должны недооценивать, — это загрязнение корпуса BGA.

Мне посчастливилось столкнуться с проблемой загрязнения с тем же самым точным признаком, поэтому я настоятельно рекомендую дважды проверить партию и проверить при входящем контроле на состояние BGA, в производственном цеху будет очень трудно узнать, инструмент, который я использовал в 1998 году на тот момент стояла 5DX.

Дарио Кордова, Leader Technology Solutions

Проверьте код партии BGA и убедитесь, что проблема связана с этим кодом партии. Если это BGA с перевернутым кристаллом, это звучит так, как будто нижний слой под кристаллом расслоился.Вы можете отправить свежие детали из этой партии кода в CSAM, который обнаружит расслоение, если проблема связана с проблемой поставщика. Также, если это вызвано процессом, расслоение может быть вызвано слишком горячей пайкой корпуса компонента и / или пайкой деталей, которые впитали влагу.

Это более выраженная проблема для больших BGA. Убедитесь, что ваши детали запечены, и вы не превышаете температуру упаковки (не пайки).

Рик Смит, HP

Помимо качества пайки шарика припоя для BGA, есть еще одна проблема: отслоение шарика припоя, почему? Мы получили жалобы клиентов на прерывание связи от BGA.Мы провели рентгеновский анализ, но никаких проблем с пайкой не наблюдалось. Мы выполнили разрушающий тест с помощью микрошлифма штифтов BGA и обнаружили трещины, вызванные механическим напряжением. Наконец, мы нашли настоящие первопричины и, чтобы подтвердить, мы выполнили тензометрические измерения на разных этапах процесса, а также на уровне заказчика. Мы обнаружили предел расслоения BGA более 450 мкм.

Drissi Charaf, Lear Corporation, Марокко

Комментарий Билла Гаверта: J-STD-001ES НЕ требует удаления всего золота с контактных площадок ENIG PWB.ENIG, как определено в IPC 4552, имеет толщину всего около 3 или 4 микродюймов и не влияет на надежность паяного соединения. Спецификация не распространяется на покрытие PWB.

Ричард Стадем, General Dynamics AIS, США

Другая возможность — коробление, вызванное различиями в коэффициенте теплового расширения (КТР). Одно из решений — использовать ограничивающий слой для настройки CTE печатной платы. Раньше мы использовали медь-инвар-медь. В наши дни доступны различные типы композитов, например.грамм. полимеры и металлы, армированные углеродным волокном.

Карл Цвебен, доктор философии, Zweben Consulting, США

Это очень интересно. У меня аналогичная проблема с блоками, выходящими из строя в полевых условиях через переменный период времени (до 9 месяцев). Я проверил (базовую и компьютерную) платы до рассматриваемой сети и не нашел ничего окончательного.

Итак, что будет следующим шагом в диагностике этой проблемы. На данный момент из партии, состоящей примерно из 225 единиц, 4 вышли из строя из-за прерывистого подключения к одному и тому же устройству BGA, хотя и в разных сетях.

Я очень хочу знать, что делать дальше.

Эд Вуд, EW Consult, UK

Мы не полностью согласны с комментарием о том, что объем припоя является «частой» причиной прерывистых контактов BGA. Как указал Ричард, паяльная паста НЕ нужна для создания надежного соединения BGA. Помимо переделки BGA, вполне обычной практикой является размещение компонентов PoP с погружением флюса и без паяльной пасты на верхний компонент. Пока паста (или флюс) попадает на контактные площадки, шарик должен припаиваться.

Кроме того, диагностика основной причины прерывистого BGA может быть чрезвычайно дорогостоящим, сложным и трудоемким делом. Есть множество тестов, которые можно выполнить. Например:

  1. Рентгеновский контроль — неразрушающий контроль на наличие внутренних дефектов,
  2. Анализ паяемости — Определение паяемости неизолированных плат,
  3. Анализ загрязнения — Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) и / или сканирующая электронная микроскопия / Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (SEM / EDS),
  4. Анализ Dye-n-Pry,
  5. Анализ микрошлифов (поперечное сечение),
  6. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC) — определение Tg ламината и / или компонента, термомеханические Анализ (TMA) — определение CTE ламината и / или компонента,
  7. Оптическая и / или сканирующая электронная микроскопия (SEM) — Исследование внутренних структур…так далее. Все это также может быть безрезультатным.
Это может быть непростой дефект, и по моему опыту я никогда не видел, чтобы процесс печати, размещения или перекомпоновки был основной причиной. Я бы с большей вероятностью заподозрил неисправные компоненты, покрытие печатной платы или какой-либо этап обращения, который создает внутреннее напряжение.

Дэвид Молинье, TT Electronics, США

Еще в 1972 году в JPL была написана статья: (Исследование охрупчивания золотом в паяных соединениях соединителей, автор Фрэнк Лейн) Результаты (вырезаны и вставлены): «Поскольку максимальное среднее содержание золота во всех паяных соединениях, отображаемых электронным микрозондом, составляло 2 .8%, при этом максимальное среднее значение одного стыка составляет всего 3,9%, и не было трещин ни в одном стыке после термического удара (от -100 до + 130 ° C), вибрации (пик до 100 г) и механического сотрясения (пик 200 g), делается вывод, что нелуженые и незащищенные паяные соединения соединителей JPL не содержат золота в количествах, достаточных для того, чтобы вызвать охрупчивание ».

Это правило двойного лужения было написано более 40 лет назад. Я сдавался при первом упоминании этого проблема, потому что это было проще и занимало меньше времени.макеты / следы становятся все плотнее / меньше, и с тех пор двойное лужение не работает. Я думаю, что разработчикам Стандартов следует вернуться к этому выпуску, чтобы узнать о текущих методах сборки.

Хосе Тамайо, Jose Tamayo Co., США

Одна из наиболее частых проблем, с которыми мы сталкиваемся, связана с использованием бессвинцового припоя. Если вы не используете паровую фазу или азотное оплавление. Когда шарик припоя без свинца становится жидким во время процесса оплавления, воздух будет контактировать с соединением между шариком припоя и компонентом BGA.Контактная площадка на BGA фактически окисляется, потому что нет флюса, защищающего паяное соединение. В паяльной пасте достаточно флюса, чтобы защитить соединение между контактной площадкой печатной платы и шариком припоя. Если вы удалите BGA, вы увидите плоские тускло-серые контактные площадки BGA. Припой к ним не смачивается. Это то, что вызывает плохое соединение.

Деннис О’Доннелл, Precision PCB Services, Inc., США

Мы производим платы с BGA с мелкой сеткой.Мы, как и раньше, вызывали ENIG. Однако здесь есть одна загвоздка. 22.

Эта плата является частью экспериментального прибора Международной космической станции. У нас нет традиционных требований НАСА. Тем не менее, наш QA желает следовать текущим стандартам качества работы НАСА.

QA требует, чтобы в соответствии с IPC J-STD-001ES и IPC J-STD-001E все золото было удалено с поверхности платы с помощью процесса двойного лужения.

Это, конечно же, сводит на нет всю цель использования ENIG, чтобы сделать поверхность BGA плоской.

Я что-то упустил? Буду очень признателен за ваше понимание этого вопроса.

Билл Гаверт, Fibertek Inc.

У нас также есть эффект «Finger Fix». Рассматриваемая сборка BGA имеет несколько типов корпусов; т.е. формованный пластик, металлический корпус (ЦП) и несколько керамических. С тех пор я уменьшил общую энергию потока припоя, соблюдая параметры упаковки и рекомендации производителя паяльной пасты.После замены сборка печатной платы работала безупречно. Наши инженеры-испытатели также заметили заметное повышение производительности.

Роберт Мейн, старший специалист по системным технологиям

Прерывистое размыкание может быть вызвано пятью (5) наиболее частыми причинами:

1. Открытие внутреннего переходного отверстия в основной плате. Обычно это вызвано первоначальным оплавлением или доработкой без предварительного обжига печатной платы для удаления влаги. Высокое содержание влаги может привести к расширению печатной платы по оси Z во время оплавления или доработки (не всегда проявляется в виде расслоения), срезая внутренние следы от переходного цилиндра.Это особенно верно в отношении большинства конструкций BGA с большим количеством переходных отверстий. Нажатие на BGA может вызвать прерывистое повторное подключение.

2. То же, что и номер один выше, за исключением подложки BGA, которая (обычно) также имеет много переходных отверстий.

3. Голова в подушке, как уже упоминалось. Однако паяльная паста НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНА для пайки BGA. Многие опытные производители добиваются лучших результатов, просто оставляя пасту с контактных площадок и припаивая BGA непосредственно к контактным площадкам, используя только шарики для пайки BGA.Удаление пасты позволяет избавиться от наложений из-за опечаток, дефектов «голова в подушке» и многих других дефектов, связанных с пастой. Это НЕ НУЖНО в 95% случаев, когда BGA припаяны, и, конечно же, не требуется для переделки. Просто оставьте отверстия на трафарете и используйте вместо них очень небольшое количество хорошего липкого флюса.

4. Кратеры на контактных площадках, приводящие к периодическим разрывам между контактными площадками на печатной плате и их следами.

5. Многие BGA сделаны со схемами измерения температуры, которые отключают BGA, если температура превышает определенный предел.Если он работает при температуре около 100 град. F, и вы нажимаете на него большим пальцем, иногда этого может быть достаточно, чтобы сдвинуть его с мертвой точки.

Ричард Стадем, General Dynamics AIS, США

Методы определения качества пайки BGA с помощью рентгеновского изображения — инженерно-технический

Введение:

BGA — это типичная технология упаковки с высокой плотностью.Его характеристики заключаются в том, что выводы микросхемы распределены под корпусом в виде сферических паяных соединений, что позволяет уменьшить размер устройства, увеличить количество выводов, увеличить расстояние между выводами, повысить скорость сборки готовой продукции и улучшить электрические характеристики. Таким образом, применение такого способа упаковки становится все более популярным на рынке.

В настоящее время методы определения качества пайки BGA очень ограничены. Общие методы обнаружения включают: визуальный осмотр, электронное тестирование с летающей иглой, обнаружение рентгеновских лучей, обнаружение окрашивания и обнаружение срезов.Среди них окрашивание и обнаружение секций — это деструктивное обнаружение, которое может использоваться в качестве методов анализа отказов и не подходит для определения качества пайки. При неразрушающем контроле визуальный осмотр может обнаружить только край шарика, но не внутренние дефекты шариков припоя, и уровень ложных результатов электронного контроля с помощью летающей иглы слишком высок. В то время как рентгеновское обнаружение является наиболее эффективным методом определения качества пайки BGA, который может хорошо определить ситуацию пайки шариков припоя, спрятанных под компонентами.

Процесс определения качества пайки BGA с помощью обнаружения рентгеновских лучей:

Устройства BGA обычно имеют несколько сотен шариков припоя и могут иметь несколько дефектов пайки одновременно. Поэтому инженерный опыт и разумный процесс тестирования очень важны. Стандартный процесс тестирования показан ниже.

Перемычка шариков припоя и потеря шариков припоя:

Оба дефекта легко обнаруживаются при двумерном рентгеновском исследовании.Часто легко обнаружить наличие перемычек шариков припоя и потерю шариков припоя, просто наблюдая за всем устройством BGA.

Смещение шариков припоя:

Смещение шарика припоя представлено общим искажением шарика припоя в одном направлении. Этот дефект легко обнаружить при рентгеновском исследовании и, что более важно, необходимо определить степень смещения шариков припоя. Это требует усиления BGA и настройки параметров, таких как интенсивность рентгеновского излучения и контраст изображения, чтобы сделать изображение достаточно четким, при измерении отклонения центра шара от площадки.На рисунке ниже показан двухмерный вид сверху смещения шариков припоя. Где L — это расстояние от центра шарика припоя до центра контактной площадки, а D — диаметр контактной площадки. Формула расчета смещения смещения шариков припоя: L / D. Этот зачет обычно считается квалифицированным в соответствии с конкретными требованиями клиентов. Общий критерий — L / D меньше 25%.

Шарики припоя полые!

Внутреннюю полость шариков припоя легко наблюдать с помощью двумерного рентгеновского изображения.На рисунке ниже показана морфология рентгеновских лучей полости шариков припоя. Область, обозначенная стрелкой на рисунке, представляет собой полость шарика припоя, белую и яркую часть на черном фоне паяных соединений. В систему рентгеновского изображения встроена функция расчета площади полости шарика припоя. Вообще говоря, если общая площадь полости превышает 25% площади шарика припоя, устройство не соответствует требованиям и требует ремонта.

Псевдопайка:

Чтобы повысить эффективность обнаружения, двумерное рентгеновское излучение часто используется для предварительного заключения о наличии или отсутствии псевдоспайки.

В то время как псевдоспайка трудно обнаружить с помощью двумерного рентгеновского излучения. Поэтому мы обычно определяем, была ли псевдопайка или нет, с помощью 3D компьютерной томографии.

Вывод:

Качество пайки BGA включает потерю шариков припоя, смещение шариков припоя, псевдопайку и так далее. Некоторые дефекты обнаруживаются сразу же, а другие выходят из строя при дальнейшем использовании. Это требует, чтобы мы уделяли внимание эффективности обнаружения в реальном производственном процессе, сочетали технологии двухмерного изображения и трехмерной томографии для гибкого применения и устраняли некоторые возможные неисправности шариков для пайки, чтобы обеспечить более надежную гарантию качества для устройств BGA.

Анализ срезов паяных соединений SMT BGA

В связи с продолжающимся сокращением размеров электронных компонентов и добавлением большого количества BGA к электронным изделиям стало труднее анализировать дефекты в материалах. Один из распространенных способов сделать это — использовать пайку BGA. В этой статье мы расскажем об этом процессе и о том, как он работает на практике.

Процесс нарезки паяных соединений:

1. Отбор проб

Контрольные точки деталей, подлежащих испытанию, должны быть четко обозначены цветной маркировкой, чтобы отбор образцов проводился правильно.Для вырезания тестируемых деталей из печатной платы используется прецизионный отрезной станок. Для шлифовки и последующей полировки необходимо оставить минимум 2,54 мм припуска.

2. Добавьте клей

Используйте соотношение материалов и соотношение эпоксидной смолы к отвердителю 5: 1. Смешанное количество измеряется в соответствии с количеством образцов для тестирования. Наконец, вам нужно будет записать время клея, так как клей должен быть использован в течение получаса.

3. Клей уплотнительный

Отрезанный образец следует зачистить наждачной бумагой 180 # с наждачной бумагой минимум 1.27 мм, что было зарезервировано для этой цели. После этого очистите с помощью ультразвуковых инструментов.

После этого образец следует промыть и дать ему полностью высохнуть. После высыхания на залитую форму следует нанести разделительный состав, чтобы образец можно было исследовать лицевой стороной вниз.

Двусторонняя лента или держатель образца закрепляют на нижней поверхности формы, а чистый пластиковый кожух формы помещают на вращающуюся платформу в вакуумной машине для заливки.

После размещения медленно введите заливочный материал во встроенную форму, чтобы образец располагался вертикально.После того, как образец откачан в вакуумной машине для заливки, его можно вынуть и дать ему затвердеть при комнатной температуре.

4. Шлифовка

На шлифовально-полировальном станке (на фото справа внизу) намочите заднюю поверхность круговой наждачной бумаги на поверхности диска, затем наденьте пяльцы на пяльцы, чтобы зафиксировать наждачную бумагу.

На наждачной бумаге усилие резания вращается под углом, чтобы точно отшлифовать образец до положения, которое необходимо проверить.При шлифовании необходимо промыть соответствующее количество воды, чтобы избежать попадания пробы, пока не будет удален последний след износа. После этого промойте образец проточной водой и высушите феном.

5. Полировка

Полировать необходимо до получения зеркального эффекта. Это важный шаг для получения целого среза. Полировка делится на три этапа: грубое метание, точное метание и сверхтонкое метание.

6. Проведение проверки

Теперь вы сможете проверить наличие отверстий или трещин в стыке, наблюдая за степенью лужения или толщиной покрытия.Общее эмпирическое правило состоит в том, что вы должны попытаться проверить при увеличении в 200 раз (или больше), чтобы избежать неправильной оценки. Пример этого показан ниже.

7. Фотография

Интенсивность фокусного расстояния фотографии должна быть отрегулирована соответствующим образом, чтобы обеспечить наилучшее качество изображения. Запустите программу захвата изображения, сделайте снимок и сохраните изображение в соответствующей папке. Теперь мы сохранили наш образец, и процесс пайки завершен.

В дополнение к поперечным сечениям паяных соединений BGA, проверка поверхности и внутренних дефектов электронных компонентов может также включать измерение толщины покрытия, анализ неисправности печатной платы и компонентов. Об этом мы поговорим в следующих статьях.

Мешают ли дефекты при производстве ваших SMT или печатных плат / печатных плат?

NexPCB может помочь.

NexPCB заботится о качестве продукции не меньше вас.

Вот почему мы тщательно проводим полную проверку ваших продуктов перед отправкой, включая испытания на надежность конструкции и рабочие характеристики. Узнайте больше о наших технологиях обеспечения качества здесь.

Вы можете быть уверены в качестве производства ваших печатных плат / печатных плат и SMT.

Не стесняйтесь сообщить нам о своих потребностях в проекте, и наша команда опытных инженеров будет рада поддержать вас!

Чтобы узнать больше о пайке SMT, технологиях, красном клее и многом другом, перейдите по ссылкам ниже:

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *