Отмывка печатных узлов с BGA

Пайка

Требования к автоматам для монтажа BGA.

Никаких особенно жестких требований к автоматам для монтажа BGA корпуса не предъявляют. Если ваш автомат способен устанавливать корпуса QFP с шагом 0,5 мм, то он подойдет для установки любых производимых в настоящее время BGA корпусов. Точности установки 0,050 мм, обеспечиваемой любым современным автоматом, будет вполне достаточно. Для установки BGA с малым шагом очень желательно наличие нижней камеры распознавания, позволяющей оценивать координаты отдельных шариковых выводов, а не только смещение корпуса. Очень удобно, если автомат умеет распознавать BGA на лету, это значительно увеличит производительность. Необходимо, чтобы автомат имел возможность контроля усилия по оси z. Слишком большое усилие приведет к выдавливанию пасты из-под шариков припоя и образованию перемычек при последующей пайке. Для погружения шариков на 0,025-0,050 мм в паяльную пасту рекомендованное максимальное усилие прижима составляет 3 Н. С другой стороны, малое усилие может привести к неточному центрированию компонента и появлению непропаев.

Проверьте ограничение по максимальному размеру устанавливаемых корпусов и шагу выводов. Обычно имеются дополнительные опции в комплектации автоматов,

позволяющие монтировать корпуса большого размера с мелким шагом.

Наиболее предпочтительным методом пайки BGA компонентов является оплавление с использованием принудительнойконвекции. Некоторые производители рекомендуют применение защитной атмосферы, другие не считают это условие необходимым. Производители компонентов, как правило, не дают специальных рекомендаций по созданию профилейоплавления BGA, поэтому для них справедливы все положения, принимаемые обычно во внимание при создании термопрофиля. При размещении термодатчиков рекомендуется,чтобы один из них располагался максимально близко к внутренним рядам матрицы шариковых выводов.Шариковые выводы BGA компонентов, изготовленные из высокотемпературного сплава с точкой плавления выше 300°C,

не оплавляются в печи. Это позволяет контролировать осадку компонента и обеспечивает более предсказуемую структуру паяного соединения при выборе из широкого диапазона паяльных паст, включая бессвинцовые. Следует отметить, что шарики из высокотемпературного сплава требуют более точного контроля времени оплавления пасты, так как хуже смачиваются припоем, чем шарики из эвтектического сплава.

Некоторые BGA-компоненты с эвтектическими шариками демонстрируют избыточную осадку после оплавления, что может быть вызвано большим весом ЭК, геометрией КП, длительным временем пайки. Осадка может привести к перемычкам (особенно в углах корпуса). Предельно допустимое уменьшение высоты шариков составляет 25% от первоначального диаметра. Для предотвращения данного дефекта следует контролировать объем и форму отпечатка пасты в соответствии с номинальным значением зазора между применяемым BGA и платой, а также температурный профиль.

Распространенным явлением при пайке BGA корпусов являются пустоты (void). Согласно IPC-A-610D, пустоты являются дефектом, только если суммарная площадь пустот превышает 25% от площади сечения шарикового вывода на рентгеновском снимке. До этого порога пустоты дефектом не являются и не оказывают существенного влияния на надежность паяного соединения. Необходимо отметить, что пустоты иногда присутствуют в шариковых выводах новых компонентов еще до пайки. Часть из них локализованы в самом шарике и являются побочными эффектами производства шариков, а часть

находится вблизи границы шарик/контактная площадка корпуса BGA и является следствием процесса прикрепления выводов к корпусу. При необходимости (например, для ответственных применений), организовывается входной контроль корпусов BGA на предмет наличия и размеров пустот. Алгоритм организации входного и выходного контролей на предмет пустот для разных критериев отбора подробно описан в PC-7095.

Отдельным случаем рассмотрения должны быть пустоты, образующиеся из-за наличия переходного отверстия в контактной площадке. В этом случае критерии отбора должны быть отдельно оговорены заказчиком и поставщиком. Для снижения вероятности появления пустот следует принимать следующие меры:

· Чувствительность к влажности. Строго соблюдать рекомендации производителя BGA компонента, касающиеся чувствительности компонентов к влажности.

· Количество и качество пасты. Наносить достаточное количество паяльной пасты для образования качественного паяного соединения; не использовать пасты с истекшим сроком годности; может потребоваться 100%-инспекция качества нанесения пасты на площадки перед монтажом.

· Не допускать большой разницы в размерах контактной площадки и шарикового

вывода. Руководствоваться Табл. 4. для правильного выбора размера площадки.

· Корректный профиль оплавления. Появление пустот возможно как при использовании RSS, так и RTS-профилей оплавления (для RTS отмечено слегка большее количество дефектов). Особое внимание следует уделить этапу удаления растворителя из паяльной пасты, как определяющему в противодействии образованию пустот, не допуская чрезмерно быстрого нагрева. Производители паяльной пасты разрабатывают специальные профили оплавления, минимизирующие эффект пустот (например, LSP-профиль компании AIM).

· Специальные low-void паяльные пасты. Хорошие результаты дает применение паяльных паст, специально разработанных для уменьшения пустот в паяном соединении. Например, пасты NC254, NC257, NC257-2 производства AIM.

Рекомендуем использовать безотмывочный процесс при монтаже BGA, так как отмывка флюса под корпусом BGA крайне затруднена. Если же по каким-либо соображениям отмывка все же необходима, строго следуйте рекомендациям производителя микросхем и используйте только совместимые с материалами корпуса BGA флюсы (пасты), отмывочные жидкости или растворители. Также внимательно отнеситесь к выбору

технологии отмывки. Например, ультразвуковая отмывка, при

всей ее эффективности, к сожалению, несовместима со многими электронными компонентами, в том числе с некоторыми BGA.