Kemajuan berterusan dalam teknologi sains telah menyebabkan masyarakat moden berkait rapat dengan teknologi elektronik. Keperluan yang ketat telah dikenakan terhadap peminiaturan dan pengurangan berat produk elektronik seperti telefon bimbit, komputer mudah alih, peranti storan, pemacu perkakasan, pemacu CD-ROM, TV beresolusi tinggi dan sebagainya. Untuk mencapai matlamat tersebut, kajian perlu dilaksanakan dari segi teknologi pembuatan dan komponen. SMT (teknologi pemasangan permukaan) selaras dengan trend ini, sekali gus meletakkan asas kukuh bagi peminiaturan produk elektronik.
Tahun 1990-an telah menyaksikan SMT melangkah ke fasa kematangan. Namun, keperluan yang lebih tinggi telah dikenakan ke atas teknologi pemasangan elektronik apabila produk elektronik dengan pantas berkembang ke arah kebolehbawaan, pengecilan, rangkaian dan multimedia, antaranya pakej BGA (ball grid array) ialah sejenis teknologi pemasangan berketumpatan tinggi yang telah memasuki fasa pragmatik. Kualiti sambungan pateri memainkan peranan yang sangat penting dalam menentukan kebolehpercayaan dan prestasi pemasangan SMT sehingga kualiti sambungan pateri BGA perlu diberi tumpuan. Oleh itu, artikel ini akan menyediakan beberapa langkah berkesan untuk menjamin kualiti sambungan pateri komponen BGA yang menjadi asas kepada pencapaian kebolehpercayaan akhir pemasangan SMT.
Pengenalan Ringkas tentang Teknologi Pembungkusan BGA
Teknologi pembungkusan BGA bermula seawal tahun 1960-an dan pertama kali digunakan oleh Syarikat IBM. Walau bagaimanapun, teknologi pembungkusan BGA tidak memasuki fasa pragmatik sehingga awal tahun 1990-an.
Seawal tahun 1980-an, orang ramai telah meletakkan keperluan yang lebih tinggi terhadap peminiaturan elektronik dan bilangan pin I/O. Walaupun SMT mempunyai ciri peminiaturan, keperluan yang lebih ketat telah ditetapkan terhadap komponen kiraan pin I/O yang tinggi, padang halus dan koplanariti kaki. Namun begitu, disebabkan oleh batasan dari segi ketepatan pembuatan, kebolehbikinan, kos dan teknologi pemasangan, padang terhad bagi komponen QFP (quad flat package) ialah 0.3mm, yang mengehadkan perkembangan pemasangan berketumpatan tinggi. Selain itu, kerana komponen QFP berpadang halus memerlukan tuntutan yang ketat terhadap teknologi pemasangan, yang menyebabkan aplikasi mereka berdepan dengan batasan, pengeluar komponen beralih kepada R&D komponen BGA yang lebih berfaedah berbanding komponen QFP.
Kelemahan komponen padang halus terletak pada kaki pinnya yang mudah bengkok dan patah serta rapuh, sekali gus meletakkan keperluan tinggi terhadap koplanariti kaki pin dan ketepatan pemasangan. Teknologi pembungkusan BGA memanfaatkan satu mod pemikiran reka bentuk baharu, iaitu bebola pateri berbentuk bulat atau silinder disembunyikan di bawah pakej supaya jarak antara kaki pin menjadi besar dengan kaki pin yang pendek. Hasilnya, teknologi pembungkusan BGA berupaya mengatasi isu yang berpunca daripada ketidakselarasan satah dan herotan yang biasanya berlaku pada komponen padang halus.
Oleh itu, komponen BGA mempunyai prestasi yang lebih baik dari segi kebolehpercayaan dan pemasangan SMT berbanding SMD (peranti pemasangan permukaan) biasa. Satu-satunya masalah komponen BGA terletak pada kesukarannya dari segi ujian sambungan pateri, yang menyukarkan jaminan kualiti dan kebolehpercayaan.
Isu Sambungan Pateri Komponen BGA
Sehingga kini, pemasang elektronik yang boleh dipercayai,PCBCartsebagai contoh, kecacatan pematerian komponen BGA didedahkan melalui ujian elektronik. Kaedah lain untuk mengawal kualiti proses teknikal pemasangan dan menentukan kecacatan semasa pemasangan komponen BGA termasuk ujian sampel pada penyaringan pes, AXI dan analisis keputusan pada ujian elektronik.
Memenuhi keperluan penilaian kualiti sambungan adalah satu teknologi yang mencabar kerana sukar untuk mendapatkan titik ujian di bawah pakej. Apabila melibatkan pemeriksaan dan pengecaman kecacatan komponen BGA, ujian elektronik biasanya tidak memadai, yang pada tahap tertentu menambah kos untuk penghapusan kecacatan dan kerja pembaikan semula.
Semasa proses pemeriksaan kecacatan komponen BGA, ujian elektronik hanya dapat menilai sama ada arus hidup atau tidak setelah komponen BGA disambungkan. Jika ujian sambungan pateri bukan fizikal dilaksanakan sebagai bantuan, ia bermanfaat untuk proses teknikal pemasangan dan penambahbaikan SPC (kawalan proses berstatistik).
Pemasangan komponen BGA ialah sejenis proses teknikal sambungan fizikal asas. Untuk dapat mengesahkan dan mengawal kualiti proses teknikal, unsur fizikal yang mempengaruhi kebolehpercayaan jangka panjang seperti isipadu pes pateri, penjajaran kaki dan pad serta kebasahan perlu diketahui dan diuji. Jika tidak, adalah membimbangkan untuk membuat pengubahsuaian hanya berdasarkan keputusan yang dijana oleh ujian elektronik.
Kaedah Pemeriksaan Komponen BGA
Adalah amat penting untuk menguji ciri fizikal sambungan pateri komponen BGA dan menentukan cara untuk secara konsisten menyumbang kepada sambungan yang boleh dipercayai semasa proses pemasangan dalam tempoh penyelidikan proses teknikal. Maklumat maklum balas yang disediakan oleh semua ujian adalah berkaitan dengan pengubahsuaian setiap proses teknikal atau parameter sambungan pateri.
Ujian fizikal mampu menandakan perubahan keadaan penapisan pes dan keadaan sambungan komponen BGA dalam proses pematerian aliran semula. Selain itu, ia boleh memaparkan keadaan semua komponen BGA pada papan litar yang sama dan merentasi papan yang berbeza. Sebagai contoh, semasa proses pematerian aliran semula, perubahan kelembapan yang melampau dengan perubahan masa penyejukan boleh ditunjukkan melalui bilangan dan saiz rongga pada sambungan pateri BGA.
Sebenarnya, tidak banyak peranti pemeriksaan untuk pengukuran tepat dan pemeriksaan kualiti bagi keseluruhan proses teknikal pemasangan komponen BGA. Peranti pemeriksaan laser automatik mampu menguji keadaan pencetakan pes pateri sebelum pemasangan komponen, tetapi kelajuannya rendah dan tidak mampu melakukan pemeriksaan kualiti pematerian reflow untuk komponen BGA.
Apabila peranti pemeriksaan sinar-X digunakan, pes pateri pada pad menunjukkan imej bayang kerana pes pateri diletakkan di atas sambungan pateri. Bagi komponen BGA tidak boleh runtuh, bayang juga boleh dilihat disebabkan bebola pateri prabentuk yang sememangnya menyukarkan penentuan. Ini kerana kesan bayang yang ditimbulkan oleh pes pateri atau bebola pateri prabentuk menghalang fungsi peranti pemeriksaan sinar-X yang hanya dapat mencerminkan secara kasar kecacatan proses pembungkusan BGA. Selain itu, pemeriksaan di bahagian pinggir menghadapi cabaran termasuk pes pateri yang tidak mencukupi atau litar terbuka akibat bahan cemar.
Teknologi pemeriksaan X-ray keratan rentas berupaya mengatasi had yang dinyatakan di atas. Ia boleh memeriksa kecacatan tersembunyi pada sambungan pateri dan memaparkan sambungan bagi sambungan pateri BGA.
Kecacatan Utama Sambungan Pateri BGA
• Litar Terbuka
Litar terbuka sentiasa berlaku pada sambungan pateri BGA yang tidak boleh runtuh kerana bahan cemar pada pad. Oleh sebab pes pateri gagal membasahi pad pada PCB (papan litar bercetak), ia akan naik ke permukaan komponen merentasi bebola pateri. Seperti yang dinyatakan di atas, ujian elektronik boleh menentukan litar terbuka tetapi gagal membezakan sama ada litar terbuka berpunca daripada bahan cemar pada pad atau kecacatan pada proses penyapuan pateri. Peranti pemeriksaan sinar-X juga gagal menunjukkan litar terbuka, yang berpunca daripada kesan bayang-bayang bebola pateri yang berada di hadapan.
Teknologi pemeriksaan X-ray keratan rentas berupaya menangkap imej hirisan di antara pad dan komponen dan seterusnya mengesahkan litar terbuka yang disebabkan oleh bahan cemar. Oleh kerana litar terbuka akibat bahan cemar menghasilkan diameter pad yang halus dan diameter komponen yang agak besar, perbezaan antara diameter komponen dan diameter pad boleh digunakan untuk menentukan sama ada litar terbuka berlaku akibat bahan cemar. Berkenaan dengan litar terbuka yang disebabkan oleh pes pateri yang tidak mencukupi, hanya peranti pemeriksaan keratan rentas yang dapat melakukannya.
• Kosong
Kejadian rongga pada pematerian komponen BGA boleh runtuh terhasil kerana wap yang mengalir tersekat pada sambungan pateri dengan takat eutektik yang rendah. Rongga boleh dianggap sebagai kecacatan utama yang berlaku pada komponen BGA boleh runtuh. Semasa proses pematerian aliran semula, apungan yang terhasil daripada rongga tertumpu pada permukaan komponen, jadi kebanyakan kegagalan sambungan pateri juga berlaku di situ.
Kecacatan rongga boleh dihapuskan melalui pra-pemanasan serta meningkatkan masa pra-pemanasan sementara dan menggunakan suhu pra-pemanasan yang rendah semasa proses pematerian aliran semula. Setelah rongga melebihi julat tertentu dari segi saiz, bilangan atau ketumpatan, kebolehpercayaan pasti akan berkurangan. Namun begitu, terdapat satu aliran pemikiran lain yang berpendapat bahawa rongga tidak sepatutnya dihadkan tetapi sebaliknya perlu dipercepatkan proses pemecahan dan pengembangannya supaya kegagalan dapat dikesan dan dihapuskan secepat mungkin.
PCBCart: Pemasang SMT Profesional untuk Komponen BGA
PCBCart menampilkan barisan pemasangan SMT khusus yang mengandungi pencetak pes pateri, mesin pemasang cip, peralatan AOI dalam talian dan luar talian, ketuhar pematerian aliran semula, peralatan AXI dan stesen kerja pembaikan semula BGA. Prosedur pemasangan automatik yang disediakan oleh PCBCart mampu mengendalikan komponen BGA dengan jarak pad sekecil 0.4mm. Semua perkhidmatan dan produk yang kami sediakan adalah serasi dengan peraturan sistem ISO9001:2008, yang menjadi asas kukuh bagi pencapaian jangkaan pelanggan.Hubungi kamiuntuk maklumat lanjut tentang keupayaan SMT kami bagi komponen BGA. Atau, anda boleh klik butang di bawah untuk meminta sebut harga PCBA PERCUMA tanpa sebarang kewajipan!
Permintaan Sebut Harga Perhimpunan PCB
Sumber yang Berguna
•Empat Langkah untuk Mengenali BGA
•Pengenalan Teknologi Pembungkusan BGA
•Pengenalan Ringkas tentang Jenis Pakej BGA
•Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kualiti Pemasangan BGA
