Problèmes de billes de soudure des composants BGA et comment les éviter

À mesure que les produits électroniques évoluent vers la portabilité, la miniaturisation, la mise en réseau et la multimédia, les exigences imposées à la technologie d’encapsulation des dispositifs multi‑puces deviennent plus élevées, avec l’apparition constante de nouvelles technologies de boîtiers à haute densité, parmi lesquelles le BGA (Ball Grid Array) est la plus répandue. En remplaçant le mode de connexions périphériques utilisé par les boîtiers traditionnels, le BGA intègre des billes de soudure qui sont en réalité des joints de brasure Pb/Sn bumpés jouant le rôle de broches sous son substrat. Comparé au mode d’encapsulation traditionnel, le BGA présente les avantages d’un grand nombre d’E/S par unité de surface, d’une faible inductance et capacité des connexions, d’une excellente dissipation thermique et d’exigences réduites en matière d’alignement, ce qui fait du boîtier BGA la technologie d’encapsulation dominante dans les solutions modernes.

En dépit des nombreux avantages présentés dans le paragraphe précédent, le boîtier BGA présente également des défauts, en particulier en termes de contrôle qualité lors du filtrage. Cet article proposera quelques mesures de contrôle qualité deComposants BGAen fonction de leurs propriétés.

Anomalies possibles des composants BGA pendant la filtration

Les anomalies possibles des composants BGA lors du filtrage se présentent principalement sous deux formes : les billes de soudure et la plaque de recouvrement. Les premières comprennent les dommages aux billes de soudure, la chute des billes de soudure et l’oxydation des billes de soudure, tandis que la seconde ne peut jamais être déterminée à moins d’utiliser la norme GJB548B-2005 comme référence.

• Dommages aux billes de soudure et rayure de la plaque de couverture

Les dommages aux billes de soudure et les rayures sur la plaque de couverture surviennent principalement en raison d’un mauvais appariement avec un socket vieillissant, ce qui entraîne ensuite une température élevée et le vieillissement des composants.

Les sockets de test pour le conditionnement BGA se déclinent en deux types : type à pointe d’aiguille et type à griffe. Le socket de test de type à pointe d’aiguille présente une forme de pointe d’aiguille comme méthode de contact entre les billes de soudure et le socket, c’est-à-dire un type point-à-bille. Ce type de socket a tendance à provoquer des marques de pointe sur les billes de soudure, et la pointe d’aiguille a tendance à se déformer après une utilisation prolongée, ce qui entraîne alors des dommages aux billes de soudure. Les sockets de type à griffe sont ceux dont les billes de soudure sont entièrement enveloppées dans un logement de test. Ce type de socket a tendance à provoquer une abrasion, qui conduit ensuite à des chocs se produisant à la périphérie des billes de soudure en raison de l’usure du logement de test. En un mot, les sockets de type à pointe d’aiguille comme ceux de type à griffe provoquent des dommages aux billes de soudure après une utilisation prolongée.

• Chute de bille de soudure

La chute de billes de soudure relève d’un phénomène accidentel et la défaillance se produit souvent au niveau de la surface nickelée ou dorée. La chute de billes de soudure est possiblement liée à l’état de surface du pad, comme la pollution et l’oxydation du nickel. Lors du procédé de refusion, l’adhérence entre la pâte à braser et le pad n’est pas bonne, ce qui entraîne la chute des billes de soudure pendant le test d’humidité. Une autre raison possible de la chute de billes de soudure est liée à l’épaisseur du placage or sur la surface du pad, car un or trop épais et l’étain ont tendance à former un alliage métallique fragile, provoquant la chute des billes de soudure.

• Oxydation des billes de soudure

L’oxydation des billes de soudure se produit rarement lors du premier filtrage pour l’inspection de la qualité des composants en boîtier BGA. Plus les billes de soudure sont exposées à l’air longtemps, plus l’oxydation se produit facilement. Par conséquent, l’oxydation des billes de soudure se produit généralement lors du second processus de filtrage. Il est donc très important d’empêcher l’oxydation des billes de soudure dans le cadre du contrôle de la qualité des composants BGA.

Comment mettre en œuvre le contrôle qualité sur les composants BGA ?

• IQC rigoureux

L’inspection visuelle est incontournable pour le contrôle qualité à la réception (IQC) de tout composant, y compris les BGA. Les composants BGA exigent une inspection à 100 %, avec des billes de soudure contrôlées à 100 % au microscope, ce qui est particulièrement nécessaire pour les composants BGA après le second filtrage, car les composants BGA prêts pour ce second filtrage restent stockés pendant une longue période, ce qui peut entraîner l’oxydation des billes de soudure. L’inspection visuelle est utilisée pour vérifier la conformité de leur apparence. De plus, les composants BGA bénéficient d’une protection insuffisante durant le transport, ce qui provoque des dommages aux billes de soudure et leur chute.

• Contrôle des procédés

La protection des billes de soudure est essentielle lors du processus de filtrage des composants BGA. Afin de mieux protéger les billes de soudure contre les dommages, les mesures suivantes peuvent être prises.

a. Fonctionnement standard

Les principes opérationnels standard des composants BGA doivent être formulés et le contrôle sur site des composants BGA doit être renforcé.

b. Protection

1) Anti-oxydation : Tous les composants BGA et leurs sockets de test doivent être placés dans une armoire à azote pendant la phase de test afin de retarder l’oxydation des billes de soudure et des sockets.

c. Prototype de test

Les sockets doivent être vérifiés avant chaque série d’essais, avec 1 à 2 échantillons testés afin de vérifier si des rayures apparaissent sur la plaque de recouvrement et si des dommages sont présents sur les billes de soudure. En l’absence d’anomalies constatées, l’essai peut être poursuivi. En cas d’anomalies détectées, l’essai ne peut jamais être poursuivi tant que les sockets n’ont pas été réparés.

d. Évaluation et inspection de la durée de vie des sockets

Toutes les douilles ont leur propre durée de vie et la qualité des composants sera considérablement réduite lorsque cette durée de vie sera dépassée, c’est pourquoi l’évaluation de la durée de vie des composants BGA est essentielle. Une fois que les douilles commencent à être produites, leur durée de vie doit être évaluée et une inspection doit être mise en œuvre avant que la durée de vie des composants BGA n’arrive à son terme. Le volume de test doit être estimé avant les tests ultérieurs. Des inspections doivent être effectuées avant et après les tests sur les douilles et les composants afin de garantir qu’aucune anomalie d’apparence ne soit causée par des problèmes liés aux douilles.

e. Contrôle de qualité

La qualité doit être mise en avant dès le début. Tout d’abord, la sensibilisation et la mise en œuvre de la qualité ainsi que la formation à la qualité doivent être dispensées à tous les responsables et aux travailleurs de première ligne, afin de garantir que l’ensemble du personnel puisse prendre conscience de tous les problèmes existants et des problèmes facilement identifiables, de sorte que les problèmes de qualité ne soient pas ravivés en raison d’une sensibilisation et d’une mise en œuvre insuffisantes. Ensuite, une formation doit être dispensée aux travailleurs de première ligne, avec des opérations normalisées, afin de minimiser les pertes de qualité dues à des opérations inadaptées. Enfin, l’inspection de la qualité et le retour d’information sur la qualité sont également nécessaires. Les statistiques relatives aux informations sur la qualité et les retours d’information sur la qualité doivent être rapportés. Le contenu rapporté comprend les statistiques de données, les problèmes de lots, les risques potentiels pour la qualité et les suggestions en matière de contrôle de la qualité, qui seront tous fournis aux clients comme informations fiables et comme matériel de référence pour les services supérieurs dans leur imitation des mesures de gestion.

En outre, des audits internes et des inspections de suivi doivent être activement menés au sein du système qualité. Le contrôle qualité doit être mis en œuvre dès le départ, avec une maîtrise rigoureuse des sources d’approvisionnement et une attention particulière portée aux étapes clés. Chaque fois que des problèmes pratiques sont révélés, des mesures d’amélioration continue doivent être maintenues.

PCBCart fournit un contrôle qualité d’entrée (IQC) complet et strict sur les composants achetés

Conformément à un système rigoureux de gestion de la chaîne d’approvisionnement, PCBCart effectue un contrôle qualité d’entrée (IQC) complet et strict sur les composants achetés. Fort de plus de 20 ans d’expérience dans ce secteur, PCBCart a maintenu une relation de coopération à long terme avec un grand nombre de fabricants et de distributeurs de composants électroniques agréés. Chaque composant doit être inspecté avant l’assemblage PCBA authentique.

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