Технология PCBA - Отсутствие процесса изготовления печатных плат и контроля качества печатных плат

Проверка качества печатных плат

1.Рентгеновский контроль

После сборки PCBA с помощью рентгеновского снимка можно увидеть скрытые паяные соединения в нижней части корпуса BGA тяги, обрыв цепи, недостаточное количество припоя, избыток припоя, падение шарика, потерю хуайхуа, попкорн, а также наиболее часто встречающиеся пустоты и другие дефекты.

2.Сканирующая ультразвуковая микроскопия

Готовые монтажные платы могут сканировать с помощью SAM для проверки различных внутренних скрытых состояний, а упаковочная промышленность использует их для обнаружения различных скрытых пустот и расслоений. Метод SAM можно разделить на A (точечный), B (линейный), C (поверхностный) и другие три типа сканирующего конвейера для получения изображений, наиболее часто используются поверхностные сканеры C-SAM.

3.Метод увеличения резкости образцов при просмотре сбоку для проверки печатных плат

Этот метод позволяет сфокусироваться на ограниченной мертвой зоне мелких предметов, обеспечивая оптическое увеличение при боковом визуальном осмотре. Для проверки внешнего кольца можно использовать шариковую пайку BGA с разъемом. В этом методе используется призма, которая поворачивается на 90° для фокусировки объектива, и ПЗС-матрица высокого разрешения для передачи изображения. Увеличение варьируется от 50 до 200 раз, и можно наблюдать как спереди, так и сзади. К видимым характеристикам паяных соединений относятся: общий внешний вид, расход припоя, форма паяных соединений, узоры на поверхности паяных соединений, остатки флюса и другие дефекты. Однако с помощью этого метода невозможно увидеть внутренний шар BGA, и для непосредственного наблюдения за ним необходимо использовать очень маленькую волоконно-оптическую трубку, которая проникает в корпус. Однако, несмотря на то, что эта концепция хороша, она не только не практична, но и дорогая, и ее легко сломать.

4.Метод измерения интенсивности вращения отвертки

Использование специальной отвертки, вращающейся при возникновении крутящего момента, позволяет доливать и разрывать сварные соединения, чтобы наблюдать за тем, насколько они прочны. С помощью этого метода можно обнаружить отслаивающиеся паяные соединения, расщепление поверхности стыка, трещины на корпусе при сварке и другие дефекты, но на тонкую печатную плату это не повлияет.

5.Метод микрорезки

Этот метод не только требует разнообразных средств для подготовки образцов, но и требует сложных навыков и обширных знаний в области интерпретации, чтобы разрушить практику и выявить корень реальной проблемы.

6.Метод инфильтрационного окрашивания (широко известный как метод красных чернил)

Образец погружают в разбавленный раствор специального красного красителя, чтобы капилляры проникли в трещины и отверстия различных паяных соединений, а затем высушивают. Когда тестовый шарик и штифт вытягивают или разводят в стороны, можно проверить целостность паяного соединения, проверив наличие красных пятен в поперечном сечении. Этот метод также известен как окрашивание и подглядывание, и раствор красителя также может быть приготовлен с использованием флуоресцентных красителей, что облегчает распознавание истины в ультрафиолетовой среде.

Пустоты в шариковой решетке BGA и другие дефекты

Причины образования пустот в паяном соединении

Все виды паяльной пасты SMT, образующиеся в результате паяных соединений, неизбежно будут влиять на размер отверстия, особенно в паяных соединениях типа BGA / CSP с шариковой ножкой, а при высокой температуре пайки без свинца отверстие становится еще более горючим. Таким образом, степень ухудшения обязательно будет намного хуже, чем раньше.Причины могут быть классифицированы следующим образом:

Органические материалы: паяльная паста содержит около 10-12% органического вещества по массе, что в большей степени влияет на флюс, различная степень газообразования во флюсе различна, следует выбирать меньший расход газа для наилучшей политики. Во-вторых, флюс при сильном нагреве образует оксид на поверхности припоя, поэтому он может быстро удалить оксид, что может уменьшить образование пустот. Поскольку бессвинцовый припой не подходит, он также ухудшает образование пустот.

Припой PCBA: Когда расплавленный припой соприкасается с чистой поверхностью, подлежащей пайке, немедленно генерируется IMC, и припой удерживается. Однако на эту реакцию будет влиять величина поверхностного натяжения припоя, чем больше поверхностное натяжение, тем больше когезия, поэтому адгезия или подвижность, необходимые для расширения наружу, будут хуже. В результате SAC305 с более высоким поверхностным натяжением не позволяет органическим веществам или пузырькам воздуха в паяных соединениях выходить за пределы корпуса, а может только задерживаться внутри корпуса, образуя полость. Как только температура плавления шарика припоя станет ниже, чем у паяльной пасты, пустоты будут продолжать проникать внутрь шарика и накапливаться все больше и больше. Следующие две диаграммы иллюстрируют его идеи.

Обработка поверхности печатной платы: Там, где пленка для обработки поверхности прокладки легко пачкает олово, полость будет уменьшена, в противном случае усадка олова или отказ от пайки и т.д. приведут к скоплению пузырьков газа в большом отверстии. Что касается микротрещин на стыке, которые легко могут вызвать растрескивание паяного соединения, то чаще всего они возникают при погружении в серебро. На поверхности иммерсионного серебра имеется прозрачная органическая пленка, которая может быть использована для предотвращения обесцвечивания серебра; поскольку слой серебра быстро растворяется в жидком олове во время пайки, образуя IMC из Ag3Sn5, оставшаяся органическая пленка неизбежно трескается и при сильном нагреве превращается в микротрещины, которые называются "пузырьками шампанского", поэтому известно, что слой серебра не должен быть слишком толстым, предпочтителен слой толщиной 0,2 мкм или менее. Если OSP слишком толстый, на поверхности раздела также образуются микроотверстия, а толщина его пленки не должна превышать 0,4 мкм.

Иммерсионное серебрение используется для замены пленки, образующейся в трубопроводе на медной поверхности кислотной ванны. Для выполнения функции защиты от окрашивания на внешнюю поверхность наносится пленка из органических молекул, чтобы поверхность серебра не портилась до такой степени, что это влияло бы на способность к пайке. Во время последующей реакции пайки серебро быстро растворяется в жидком олове, образуя чешуйки Ag3Sn5 IMC. Как только органическая пленка, оставшаяся на поверхности раздела фаз, подвергается сильному нагреванию, она, скорее всего, трескается и образует множество мелких пустот, которые особенно известны как "пузырьки шампанского’.

Иногда площадь паяльной площадки больше, что также приводит к образованию полостей или микроотверстий, на этот раз метод разделения может быть добавлен к количеству газа, выходящего из канавки, или нанесен зеленой краской на перекрестье, чтобы облегчить выход газа и избежать образования полостей. Что касается микроотверстий, то лучше всего использовать гальваническую обработку меди.Предотвращение впитывания воды паяльной пастой, устранение чрезмерной шероховатости поверхности меди или остатков органической пленки и т.д. Также являются эффективными методами уменьшения пустот.

Спецификация допуска на опорожнение PCBA BGA

Слишком большое количество отверстий в шаровой опоре повлияет на электропроводность и теплопередачу, а также на надежность паяного соединения.В таблице ниже приведен максимальный допуск в размере 25% от диаметра отверстия в профиле диаметра шарика, вид сверху, эти 25% от диаметра равны 6% от общей площади контакта, и размер отверстия следует рассчитать совместно.Основной причиной растрескивания является отверстие на стыке между шариком и несущей доской или накладки сверху и снизу доски.

Диаметр отверстия не должен превышать 25% от диаметра мяча, видимого сверху. На среднем рисунке показано, что если диаметр отверстия составляет 35% от диаметра мяча, это эквивалентно 12% площади площадки. На рисунке справа показан новый рентгеновский прибор со специальным программным обеспечением, который может измерять диаметр шарика, площадь пустот и одно большое отверстие.

Классификация пустот PCBA BGA

Пустоты BGA можно разделить на 5 категорий в зависимости от их местоположения и источника. Честно говоря, приведенный выше список является очень приблизительным для классификации пустот и, безусловно, будет пересмотрен в будущем.

BGA ведет

Причинами трассировки проводов BGA могут быть: плохая печать паяльной пастой, неправильное размещение компонентов, ручная регулировка после установки или разбрызгивание припоя во время пайки. Разрыв может быть вызван некачественной печатью паяльной пасты, ручной регулировкой после установки, плохой копланарностью или плохой паяемостью контактных площадок платы.

Холодный припой BGA

Холодный припой в основном возникает из-за недостаточного нагрева, из-за того, что между припоем и паяемой поверхностью не образуется IMC, или количество и толщина IMC недостаточны для обеспечения высокой прочности. Такие дефекты можно исследовать только с помощью оптического микроскопа и микротома.