Keperluan Keserataan untuk Papan Antara Muka CoC
Papan soket Chip-on-Carrier (CoC) membentuk antara muka mekanikal antara kepala ujian dan peranti yang sedang diuji. Tidak seperti seorangpemasangan BGA standardDimaksudkan untuk pemasangan dalam penutup sistem, keserataan sisi pateri papan CoC secara langsung menentukan kebolehpercayaan sentuhan sepanjang kitaran penyisipan semula berulang bagi prob atau pin pogo.
Walaupun pemasangan BGA umum biasanya membenarkan koplanariti dalam julat 100–150 μm selaras dengan tipikalKriteria penerimaan IPC-A-610, papan antara muka CoC yang ditujukan untuk aplikasi ATE biasanya memerlukankekoplanan di bawah 50 μmmerentasi keseluruhan susunan bebola — toleransi yang diperketat sebanyak dua hingga tiga kali ganda berbanding kerja BGA konvensional. Perbezaan ini adalah berfungsi dan bukannya kosmetik, atas sebab-sebab berikut:
Taburan daya sentuhSoket ujian bergantung pada pemampatan paksi-Z yang seragam di seluruh medan pin. Penyimpangan ketinggian bebola sebanyak 60–80 μm berbanding satah susunan sudah memadai untuk mengubah daya sentuhan setempat sehingga menghasilkan litar terbuka berselang-seli atau rintangan sentuhan yang tinggi.
Keutuhan isyarat pada peralihan soketKetinggian bebola yang tidak seragam mengubah panjang jejak berkesan dan geometri stub via pada antara muka, suatu pemboleh ubah yang semakin penting apabila frekuensi ujian ATE meningkat.
Taburan kehausan soketPapan dengan koplanariti yang hampir tidak mencukupi cenderung mempercepat kehausan pin soket, kerana daya sentuhan tidak diagihkan secara sekata; pin tertentu menyerap beban mekanikal yang tidak seimbang sepanjang kitaran tugas di lantai ujian.
Memandangkan kebergantungan fungsi ini, pemasangan CoC tidak boleh dikawal hanya dengan kawalan proses BGA piawai. Disiplin proses mesti diperkukuh pada setiap peringkat — pemendapan pes, penempatan, refluks, dan pengesahan selepas refluks — dan bukan hanya ditumpukan pada pemeriksaan akhir sahaja.
Punca Lengkungan dalam Papan ATE Berlapis-Tinggi
Papan antaramuka ATE sering dibina dengan kiraan lapisan yang tinggi (16–24 lapisan atau lebih) untuk menampung penghalaan kipas keluar prob yang padat. Struktur ini sendiri merupakan faktor penyumbang kepada risiko herotan, dan refluks ialah peringkat proses di mana tekanan dalaman terpendam menjadi ketara dari segi dimensi. Mekanisme penyumbang utama termasuk:
Pengagihan kuprum tidak simetriBerat kuprum atau ketumpatan satah yang tidak sekata antara lapisan menghasilkan kelakuan pekali pengembangan terma (CTE) berbeza sepanjang lonjakan terma pematerian semula, yang mengakibatkan papan melengkung apabila disejukkan.
Kawasan kaya resin berbanding kawasan kaya kuprum: Konstruk multilapis dengan kandungan resin tidak seragam merentasi panel mengembang dan mengecut pada kadar yang berbeza melalui julat puncak refluks 235–245°C yang tipikal bagi profil aloi SAC.
Kesan jisim pakej setempat: Pakej CoC dengan kiraan bebola yang tinggi, diletakkan pada kawasan papan yang relatif nipis, boleh menyebabkan “herotan cip” setempat semasa peralihan daripada cecair kepada pepejal pateri, yang tertindih di atas herotan papan asas.
Tekanan lamina terwarisi: Sebahagian daripada lengkungan yang diperhatikan bukan berpunca daripada pemprosesan SMT tetapi daripada laminat kosong itu sendiri, yang hanya menjadi jelas apabila panel dikenakan kitaran terma reflow.
Kekangan Lengkungan melalui Lekapan Batu Sintetik
Untuk mengurangkan kesan ini,Lekapan Batu Sintetikdigunakan semasa reflow untuk CoC dan pemasangan ATE lain yang mempunyai kiraan lapisan tinggi. Batu sintetik — bahan perkakas komposit seramik kejuruteraan — dipilih khusus kerana jisim terma dan kestabilan CTE-nya berbanding dengan aluminium atau kelengkapan pembawa FR4 standard sepanjang profil terma reflow.
Parameter operasi yang digunakan dalam proses ini termasuk:
Hubungi sokongan panel penuhdan bukannya hanya penjepitan tepi. Kelengkapan diproses mesin agar sepadan dengan ketebalan papan tertentu dan geometri potongan, sekali gus mengehadkan panel pada keseluruhan kawasan permukaannya dan bukan hanya di perimeter.
Keserasian ram habaJisim lekapan dipilih untuk mengelakkan pengenalan kelewatan terma yang akan mengalihkan profil refluks setempat papan daripada lengkung layak yang dilaksanakan pada ketuhar refluks JTR-1200D-N.
Masa dwel pasca-aliran pada kelengkapanPapan kekal berada dalam lekapan batu semasa fasa penyejukan awal, kerana sebahagian besar herotan akhir terbentuk semasa proses pepejal dan dalam selang masa penyejukan sejurus selepas suhu puncak, bukannya hanya dalam fasa wap semata-mata.
Metodologi ini tidak menghapuskan lengkungan sepenuhnya, kerana ketakpadanan CTE asas antara bahan kekal sebagai kekangan fizikal. Namun begitu, ia mengehadkan panel dalam julat dimensi berulang yang membolehkan spesifikasi koplanar dicapai dengan boleh dipercayai.
Pemeriksaan AOI 3D Dua Peringkat untuk Pengesahan Koplanariti
Pemeriksaan yang dilakukan hanya selepas reflow tidak memberikan peluang untuk tindakan pembetulan, kerana pemasangan telah pun disolder sepenuhnya pada ketika itu. Atas sebab ini, pemasangan CoC disokong olehAOI 3D dengan profilometri laserdilaksanakan pada dua peringkat proses yang berbeza:
Selepas penempatan, sebelum aliran semula: AOI 3D mengesahkan keseragaman ketinggian bebola dan pes, bersama dengan ketepatan penempatan, sejurus selepas operasi pencetak/pencurah jet MYCRONIC dan peralatan pick-and-place, sebelum proses reflow. Peringkat ini mengenal pasti ketidakselarasan isipadu pes atau kecondongan penempatan sementara kerja pembetulan masih mudah dilakukan.
Selepas reflow: Platform AOI 3D yang sama mengukur semula ketinggian bebola pateri dan koplanariti selepas pepejal, menangkap sebarang herotan baki yang diperkenalkan semasa proses terma walaupun dengan kekangan fixtur.
Nilai utama mengekalkan kedua-dua pusat pemeriksaan pada peralatan pengukuran yang setara terletak padakorelasi data. Apabila data pes prapengelasan semula dan penempatan menunjukkan pematuhan tetapi pengukuran koplanariti selepas pengelasan semula gagal memenuhi spesifikasi, punca kecacatan boleh dikaitkan dengan yakin kepada proses terma dan bukannya peringkat cetakan atau penempatan. Perbezaan ini menentukan sama ada tindakan pembetulan yang sesuai ialah pengelasan semula stenstil atau semakan profil dan kelengkapan pengelasan semula — satu pengaitan yang sebaliknya akan kekal tidak dapat dipastikan tanpa data pengukuran berpasangan.
Pemeriksaan Sinar-X Sudut Serong untuk BGA Berbilang Lapisan
Pemeriksaan sinar-X konvensional dari atas ke bawah adalah terhad dalam keupayaannya untuk menyelesaikan pakej BGA berbilang lapisan yang disusun atau rapat antara satu sama lain, kerana bebola pateri daripada lapisan berbeza mungkin bertindih dalam imej terunjur, sekali gus menyukarkan pengenalpastian rongga atau kecacatan jambatan kepada lapisan tertentu.
Thekeupayaan sudut serong (sehingga ±15°) bagi sistem pemeriksaan sinar-X luar taliansecara langsung menangani batasan ini:
Pemisahan lapisanMelaraskan sudut pandangan mengimbangi susunan bebola pakej bertindan secara geometri dalam imej terhasil, sekali gus mengelakkan baris bebola atas dan bawah daripada saling terlindung.
Kuantifikasi kekosongan khusus lapisanPengukuran tepat peratusan rongga BGA atau QFN memerlukan bebola pateri yang berkaitan diasingkan daripada lapisan bersebelahan dalam imej; pemeriksaan pada sudut serong menyediakan pengasingan ini untuk pakej berbilang cip atau bertindan gaya CoC.
Penjelasan kekaburan jambatan dan kekosonganPada sudut pandangan terus dari atas, kecacatan jambatan pada lapisan bawah mungkin kelihatan secara visual seperti corak kekosongan pada lapisan di atasnya. Pandangan bersudut menentukan lapisan manakah yang sebenarnya menjadi punca kecacatan tersebut.
Kebolehjejakan MES Dipautkan kepada Jangka Hayat Sentuhan Probe
Bagi papan antara muka ATE, kebolehkesanan berfungsi melangkaui dokumentasi kualiti, dengan memberikan maklumat untuk perancangan penyelenggaraan prob dan soket di lantai ujian pelanggan.Platform MES pintar, menggunakan penandaan laser UID, mengaitkan setiap nombor siri papan dengan rekod proses berikut:
Data kelompok pes dan bebola pateridigunakan pada peringkat penempatan, membolehkan pengesanan ke hadapan keabnormalan pada peringkat kelompok kepada papan pemasangan tertentu.
Rekod lengkung reflow sebenardirakam bagi setiap panel, berbanding hanya profil nominal semata-mata, membolehkan papan yang menunjukkan kemerosotan sentuhan pramatang dirujuk silang dengan sejarah terma sebenar papan tersebut dan bukannya spesifikasi proses teori.
Pengikatan nombor siri kepada proses ini membolehkan pasukan kejuruteraan ujian pelanggan mengaitkan corak kehausan prob atau soket yang diperhatikan dengan kelompok refluks tertentu atau kelompok pes pateri tertentu, dan bukannya menganggap setiap papan sebagai unit tidak berbeza dalam rekod pengeluaran umum.
Cadangan DFM untuk Program Papan CoC dan ATE
Sebarkan kuprum secara simetri merentasi susunan lapisansemasa reka bentuk susun atur, dan bukannya bergantung semata-mata pada pemasangan hiliran untuk mengimbangi herotan.
Nyatakan toleransi koplanar secara eksplisitdalam lukisan fabrikasi dan pemasangan, dan bukannya merujuk kepada kriteria umum IPC-A-610, bagi menghapuskan kekaburan berkaitan keperluan kelas CoC yang diperketatkan.
Gabungkan kupon ujian dalam panelbersebelahan dengan kawasan BGA padat, membolehkan pensampelan koplanariti selepas pematerian semula secara bebas daripada pengukuran unit pengeluaran.
Kenal pasti lokasi BGA bertindan atau berbilang lapisan dalam lukisan fabrikasiuntuk membolehkan pengaturcaraan awal bagi laluan pemeriksaan sinar-X pada sudut serong, dan bukannya memerlukan penentuan ini semasa semakan artikel pertama.
PCBCart menyokong program PCBA campuran tinggi, volum rendah, termasuk pemasangan ujian semikonduktor dan instrumentasi yang memerlukan kawalan koplanariti yang ketat serta pengesahan proses BGA berbilang lapisan. Pasukan kejuruteraan yang membangunkan papan soket CoC atau program ATE dengan kiraan lapisan tinggi dijemput untukserahkan data susunan lapisan dan jejak BGAuntuk semakan DFM sebelum binaan pertama.
Sumber berguna
•Semakan Awal DFM Percuma
•Panduan Kaedah Ujian PCB
•Elemen yang Perlu Dipertimbangkan dalam Keupayaan Proses Pemasangan BGA
•Perolehan & Pengurusan Komponen
•Hubungi Pasukan Kejuruteraan PCBCart
