Los productos electrónicos modernos se han estado desarrollando hacia líneas finas y un grosor ultradelgado, con componentes electrónicos aplicados cada vez más pequeños. Además, cada vez se ensamblan más componentes electrónicos con encapsulado IC (circuito integrado) de paso fino en PCB (placa de circuito impreso), especialmente componentes BGA (matriz de bolas) y CSP (encapsulado a escala de chip). El paso de los componentes ha pasado de 0,65 mm y 0,5 mm a 0,4 mm o menos; el grosor de la PCB de 1,6 mm y 1,2 mm a 1,0 mm, 0,8 mm o 0,6 mm o menos; el número de capas de la PCB de doble cara o 8 capas a 12 capas, 18 capas o más; el modo de montaje BGA de montaje único aPOP (paquete sobre paquete)Todo el desarrollo mencionado anteriormente ha estado desafiando nuestras capacidades de fabricación de PCB y de PCBA, entre las cuales, sin embargo, la calidad de soldadura de los BGA es un elemento tan clave que las grietas en los BGA tienden a producirse tan pronto como un solo procedimiento recibe una atención insuficiente o se toma una medida inadecuada. La posición más común donde se producen grietas en los BGA es la unión de soldadura entre la almohadilla y la parte inferior de la almohadilla. En términos generales, las grietas se presentan con mayor frecuencia en las cuatro esquinas de un componente BGA y luego en sus cuatro lados, porque son las zonas que soportan el mayor esfuerzo.
En los siguientes párrafos se explicarán las razones que provocan grietas en la soldadura BGA.
Baja calidad de la PCB que provoca grietas en la BGA
• T elegido incorrectamentegy TddeMaterial del sustrato de PCB
Durante el proceso de fabricación con plomo a fabricación libre de plomo, la temperatura de la soldadura por refusión y de la soldadura por ola tiene que aumentar debido a los requisitos de ensamblaje SMT (tecnología de montaje superficial). Algunas personas simplemente creen que está bien que el material del sustrato tenga un alto TgLa (temperatura de transición vítrea) se selecciona para la placa de PCB. Solo piensan que es esencial gestionar y controlar la expansión del eje Z. El objetivo principal es evitar que se produzca la delaminación en placas de circuito gruesas y PCB de 14 capas o más, y evitar que se formen grietas en los PTH (agujeros metalizados) porque una gran expansión en el eje Z de la PCB tiende a provocar la rotura de la pared del agujero PTH durante la soldadura por refusión o por ola. No obstante, Tgno logra eliminar las grietas generadas durante el proceso libre de plomo a menos que Td(temperatura de descomposición) se considera que resuelve totalmente el problema de las grietas en las PCB. Tres niveles de Tdestán reguladas en la IPC con respecto al material del sustrato de PCB: 310°C, 325°C y 340°C.
En conclusión, durante el proceso de determinación del material del sustrato, la mayor Tgy Tdson, mejor. Pero el costo de fabricación de PCB es una consideración esencial en función de la cual se selecciona el material del sustrato con una T adecuadagy Tddebería ser recogido.
• Contenido insuficiente de gel en el prepreg
El contenido insuficiente de gel en el preimpregnado utilizado en las capas externas y entre las capas internas tiende a provocar que la lámina de cobre genere burbujas a alta temperatura.
• Selección inadecuada del perfil de cobre
Generalmente, el perfil ordinario se clasifica en tres categorías: perfil estándar, perfil bajo y perfil muy bajo. Los perfiles estándar no contienen regulaciones sobre la lámina de cobre porque la adhesión es alta, pero un perfil demasiado alto tiende a causar un grabado deficiente, lo que reduce aún más la estabilidad del ancho de línea y el control de impedancia. El perfil bajo establece que la especificación máxima de perfil (Profile SPEC) es de 0,4 mil (10,2 μm). Hasta ahora, el perfil bajo ha sido aprovechado por la mayoría de los fabricantes de PCB. El perfil muy bajo establece que la especificación máxima de perfil (Profile SPEC) es de 0,2 mil (5,1 μm), que generalmente solo se utiliza en la fabricación de PCB con requisitos especiales de líneas finas, como un ancho de pista de 2 mil.
• Laminación de PCB de bajo rendimiento
Siempre que se lleve a cabo una laminación de PCB de bajo rendimiento, un melanismo o pardeamiento insuficiente provocará una mala adhesión.
• Revelado de máscara de soldadura o acabado superficial de bajo rendimiento
De bajo rendimientomáscara de soldaduradesarrollando oacabado superficialprovocará defectos de soldadura. Por ejemplo, la oxidación de la superficie tiende a generarse cuando la película OSP es demasiado gruesa o demasiado delgada, recibe un pretratamiento inadecuado o pasa por un tiempo de espera demasiado largo.
• Tamaño de almohadilla BGA demasiado pequeño
Durante la fase de diseño, cuando el tamaño del pad BGA es demasiado pequeño, puede deberse a un sobregrabado o a la ausencia del valor de compensación del factor de grabado.
Material entrante no confiable y diseño de BGA
• Cuando la expansión del sustrato en el eje Z del material BGA entrante es demasiado grande, presentará baja resistencia al desprendimiento y Tdserá demasiado baja, lo que posiblemente lleve a grietas en el estaño.
• El envasado al vacío no se implementa después de la inspección de control de calidad de entrada (IQC); el paquete al vacío sufre roturas antes del horneado o el BGA permanece adherido a la superficie de la placa durante más de dos horas antes de la soldadura, todo lo cual provocará una mala soldadura.
• Durante el diseño de BGA, el tamaño de sus pads nunca puede ser demasiado pequeño y el tamaño de los pads nunca puede ser inferior a la mitad del pitch del BGA menos 2 mil, excepto para los pads utilizados en situaciones especiales. Además, los pads en las cuatro esquinas del BGA deben ser 1 mil más grandes que los demás pads en cuanto a tamaño.
• Es mejor diseñar las cuatro esquinas del BGA como SMD (definidas por máscara de soldadura), porque el aumento de la base del BGA y la presencia de la cubierta de máscara de soldadura alrededor del pad mejorarán drásticamente la resistencia a las grietas del pad. Como se utiliza soldadura definida por máscara de soldadura, la soldadura solo puede cubrir la superficie, sin considerar los lados, lo que hace que la resistencia de la unión de soldadura sea peor que en la soldadura definida por cobre.
• La PCB con acabado superficial ENIG aplicado provoca con mayor facilidad grietas en las uniones de soldadura BGA. El ENIG nunca puede utilizarse en BGA cuyo pad esté 11 mils más bajo, y el OSP es más adecuado.
Control de proceso insuficiente o condición de ensamblaje deficiente
• Durante la fase de diseño del esténcil, las cuatro esquinas y cada lado del componente BGA deben ser de 1 mil a 2 mil más grandes que los del pad. El tamaño de la abertura del esténcil debe diseñarse en función de las especificaciones de los componentes BGA, incluyendo el pitch, las esferas de soldadura del BGA y la composición de las esferas de soldadura.
• Durante el proceso de impresión, el pin de soporte no debe presionar contra el BGA para evitar la soldadura falsa y el efecto almohada causados por la contaminación del pad del BGA. Además, se debe prestar especial atención a la presión de la rasqueta de impresión y al control de calidad de la impresión.
• Durante la etapa de montaje, se debe prestar especial atención a las posiciones de las obleas del BGA de recogida, al ajuste del espesor del componente y a la cantidad de presión de recogida.
• Durante el reflujo IR hay más oportunidades de que se produzcan grietas y se debe prestar especial atención:
a. Durante el proceso de fabricación de PCB de doble cara, se debe tener en cuenta el grado de deformación de la PCB. Se pueden utilizar fijaciones durante la soldadura por refusión y se debe considerar cuidadosamente el sustrato de las fijaciones debido a su posible contracción por las altas temperaturas y el enfriamiento.
b. Los componentes BGA entrantes deben inspeccionarse cuidadosamente para comprobar si se produce hundimiento en las esferas de soldadura. Además, deben verificarse la composición de la aleación de las esferas de soldadura y la compatibilidad entre la expansión en el eje Z del material del sustrato del BGA y la placa de circuito impreso (PCB).
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Recursos útiles
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•Algunos métodos prácticos para evaluar las capacidades del ensamblador SMT
•Las ventajas de elegir a PCBCart como su socio de PCB
