PorqueBGA (Matriz de Bolas)las esferas de soldadura están ocultas bajo el cuerpo, es bastante difícil inspeccionar su rendimiento. Hasta ahora,Inspección automatizada por rayos Xse aplica para ayudar a exponer los defectos de las esferas de soldadura BGA, incluidos vacíos, desplazamientos, puentes, soldaduras frías, etc. Una vez que se detectan los defectos, es necesario realizar retrabajos. Sin embargo, el retrabajo siempre cuesta mucho, lo cual NO es en absoluto lo que desean los OEM. Por lo tanto, lo primero y más importante es garantizar la calidad de las esferas de soldadura BGA evitando de manera efectiva que se generen defectos de soldadura. Así pues, este artículo analizará los elementos clave que deben controlarse en el proceso de ensamblaje SMT.
Es necesario indicar que todos los consejos se han resumido a partir de la experiencia de fabricación en el taller de PCBCart. PCBCart ha estado sirviendo a la industria electrónica mundial durante 20 años. Hasta ahora, hemos atendido a más de 10.000 clientes de más de 80 países y regiones de todo el mundo con PCB desnudos y PCB ensamblados de ALTA FIABILIDAD y BAJO COSTE, que se han aplicado ampliamente en numerosos campos que abarcan la atención médica, el control industrial, el transporte, el ámbito militar, la industria aeroespacial, el IoT, etc.
Fabricación de PCB + Ensamblaje de PCB Bajo Un Mismo Techo
Cuando la soldadura se calienta a una temperatura por encima de su punto de fusión, la capa de óxido en la superficie de cobre de la almohadilla se limpia bajo la activación del flux. Al mismo tiempo, tanto la superficie de cobre como las partículas metálicas de la soldadura pueden activarse en un grado suficiente. La soldadura fundida humedece la superficie de la almohadilla que ha sido limpiada por el flux, provocando una reacción de difusión química. Finalmente, el IMC (compuesto intermetálico) se genera de forma directa en la superficie de la soldadura y de la almohadilla.
El montaje SMT consiste principalmente en los siguientes pasos:
• Impresión de pasta de soldadura;
•SPI (Inspección de Pasta de Soldadura)(Opcional);
• Montaje de chips;
• Soldadura por refusión;
•Inspección Óptica Automatizada (AOI);
• AXI (Opcional);
• Retrabajo (opcional).
Para optimizar la soldadura BGA en el proceso SMT, deben tomarse medidas esenciales antes y durante el proceso de soldadura. Por lo tanto, la discusión se presentará desde dos aspectos: antes de la soldadura y durante la soldadura.
Antes de soldar
a. Preparación de la placa PCB
En primer lugar, se debe elegir un acabado de superficie adecuado que sea compatible con los requisitos del proyecto o del producto. Hay un par de acabados de superficie disponibles yintroducciones y comparación de acabados superficialesdebe estar claro en su mente. Algunos productos requieren el cumplimiento de ROHS y un acabado de superficie libre de plomo, HASL libre de plomo, ENIG libre de plomo o libre de plomoOSPse puede aplicar.
En segundo lugar, las PCB deben almacenarse y aplicarse correctamente. Las PCB deben envasarse al vacío y el contenedor debe incluir una bolsa con barrera de humedad y una tarjeta indicadora de sensibilidad a la humedad. La tarjeta indicadora permite comprobar de forma práctica y económica si la humedad se encuentra dentro del rango de control. El color de la tarjeta permite ver la humedad dentro de la bolsa y el efecto del desecante. Una vez que la humedad dentro de la bolsa supera o iguala el valor indicado, el círculo correspondiente se volverá rosa.
En tercer lugar, las PCB deben hornearse y/o limpiarse. El horneado puede aplicarse a las PCB para evitar que la humedad provoque defectos de soldadura. El horneado puede llevarse a cabo a una temperatura de 110±10℃ durante dos horas. Además, la superficie de la PCB puede cubrirse de polvo durante el proceso de manipulación y almacenamiento. Por lo tanto, es muy importante limpiar a fondo las PCB antes del ensamblaje. En PCBCart, se utiliza un limpiador ultrasónico en las PCB ensambladas para garantizar que queden totalmente limpias. Como resultado, la fiabilidad de la placa puede asegurarse en gran medida.
Prototipo de PCB de respuesta rápida a bajo costo
b. Preparación de BGA
Como un tipo de componente sensible a la humedad, los BGA deben almacenarse en un entorno seco y a temperatura constante. El personal de operación debe cumplir con procedimientos rigurosos durante todo el proceso para evitar que los componentes se vean afectados. En términos generales, los componentes BGA deben almacenarse en un gabinete deshumidificador con una temperatura en el rango de 20 a 25 ℃ y una humedad de aproximadamente el 10%. Además, es mejor depender de nitrógeno.
Los componentes BGA deben hornearse antes de la soldadura y la temperatura de soldadura no debe superar los 125 ℃, ya que una temperatura demasiado alta puede provocar la modificación de la estructura metalográfica. Cuando los componentes entran en la fase de soldadura por refusión, es más fácil que se produzca la separación entre las esferas de soldadura y el encapsulado del componente, reduciendo la calidad de la soldadura SMT. Si la temperatura de horneado es demasiado baja, será difícil eliminar la humedad. Por lo tanto, se sugiere que los componentes se horneen antes del ensamblaje SMT para que la humedad interna dentro del BGA pueda eliminarse a tiempo. Además, también se puede mejorar la resistencia al calor del BGA. Asimismo, el BGA debe enfriarse durante media hora después de ser horneado y antes de su entrada en la línea de ensamblaje SMT.
Durante la soldadura
En realidad, no es fácil controlar la soldadura por refusión, por lo que es de gran importancia obtener un perfil de temperatura de refusión óptimo para lograr un alto rendimiento de los componentes BGA.
a. Zona de precalentamiento
La fase de precalentamiento presenta un aumento constante de la temperatura en la PCB y activa el flux para que se active. En términos generales, el aumento de temperatura debe controlarse a una velocidad constante para evitar que las PCBs se deformen debido al calentamiento rápido. El aumento de temperatura ideal debe mantenerse por debajo de 3 ℃/s y el aumento de temperatura ideal es de 2 ℃/s. El intervalo de tiempo debe controlarse entre 60 y 90 segundos.
b. Zona de remojo térmico
En la zona de remojo térmico se produce la volatilización del flux. La temperatura debe mantenerse en el rango de 150 ℃ a 180 ℃ durante 60 a 120 segundos para que el flux pueda volatilizarse completamente. La velocidad de aumento de la temperatura suele estar en el rango de 0,3 a 0,5 ℃/s.
c. Zona de refusión
La temperatura de la zona de refusión superará la temperatura de fusión durante esta etapa, con la pasta de soldadura fundida en estado líquido. Durante esta fase, la temperatura por encima de 183 ℃ debe mantenerse durante 60 a 90 segundos. Un tiempo demasiado corto o demasiado largo puede causar problemas de calidad en la soldadura. Por lo tanto, es extremadamente esencial controlar el intervalo de tiempo a una temperatura de 220 ± 10 ℃. Normalmente, el tiempo debe controlarse dentro del rango de 10 a 20 segundos.
d. Zona de enfriamiento
En la zona de enfriamiento, la pasta de soldadura comienza a solidificarse con los componentes firmemente fijados en la PCB. Además, el descenso de temperatura debe controlarse para que no sea demasiado elevado, generalmente por debajo de 4 ℃/s. El descenso de temperatura ideal es de 3 ℃/s. Un descenso de temperatura demasiado alto provocará la deformación de las PCBs, reduciendo considerablemente la calidad de la soldadura BGA.
Siempre que se cumpla el requisito mencionado anteriormente, los componentes BGA se soldarán en las PCB con alta calidad. PCBCart se especializa en un servicio integralEnsamblaje de PCBy el paso más fino de BGA con el que podemos trabajar es de 0,35 mm. Además, se implementan rigurosas inspecciones para garantizar el rendimiento y la fiabilidad de los productos, incluyendo AOI y AXI.
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