พร้อมกับความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีทางวิทยาศาสตร์ สังคมสมัยใหม่ไม่อาจก้าวเดินต่อไปได้หากปราศจากความรุ่งเรืองของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งได้เข้ามามีบทบาทในหลากหลายด้านของชีวิตผู้คน นอกจากนี้ ยังมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นต่อการทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา เช่น สมาร์ตโฟน คอมพิวเตอร์พกพา อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล ฮาร์ดแวร์ไดรฟ์ โทรทัศน์ 4K เป็นต้น เพื่อให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าว จำเป็นต้องมีการวิจัยเชิงลึกทั้งในมุมมองของเทคโนโลยีการผลิตและส่วนประกอบ การประยุกต์ใช้ SMT (Surface Mount Technology) สอดคล้องกับกระแสของยุคสมัย และได้วางรากฐานที่มั่นคงให้กับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในด้านความเบา ความบาง และการมีขนาดเล็กลง
ตั้งแต่ทศวรรษ 1990 เป็นต้นมา SMT ได้เริ่มถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายและมีความสมบูรณ์มากขึ้น แต่ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ไปสู่ความสามารถในการพกพา การย่อขนาด การเชื่อมต่อเครือข่าย และสื่อหลากหลาย ทำให้มีการตั้งความต้องการที่สูงขึ้นต่อเทคโนโลยีการประกอบอิเล็กทรอนิกส์ นำไปสู่การเกิดขึ้นของเทคโนโลยีการประกอบความหนาแน่นสูงรูปแบบใหม่ ซึ่งในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ BGA ถือเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการใช้งานจริงอย่างแพร่หลายที่สุด เมื่อกล่าวถึงการบรรลุผลการประกอบ BGA ที่เหมาะสมที่สุด ข้อต่อประสานของ BGA มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพสุดท้ายของการประกอบ BGA ดังนั้น บทความนี้จะกล่าวถึงมาตรการที่มีประสิทธิภาพบางประการสำหรับการควบคุมคุณภาพของข้อต่อประสาน BGA
ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดในการตรวจสอบรอยบัดกรีของข้อต่อ BGA
จนถึงปัจจุบัน สำหรับผู้ผลิตที่เกี่ยวข้องกับการประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งใช้ชิ้นส่วน BGA ในระดับปานกลางหรือขนาดใหญ่ ข้อบกพร่องในการบัดกรีของชิ้นส่วน BGA จะถูกตรวจพบผ่านการดำเนินการทดสอบทางไฟฟ้า วิธีอื่น ๆ ในการควบคุมคุณภาพกระบวนการประกอบและระบุข้อบกพร่องบนจุดบัดกรี BGA ได้แก่ การทดสอบตัวอย่างในการพิมพ์ครีมประสาน การตรวจสอบด้วยเอ็กซเรย์ และการวิเคราะห์การทดสอบทางไฟฟ้า
เป็นงานที่ท้าทายอย่างยิ่งในการตอบสนองข้อกำหนดการทดสอบทางไฟฟ้าสำหรับชิ้นส่วน BGA เนื่องจากเป็นเรื่องค่อนข้างยากที่จะเลือกจุดทดสอบที่อยู่ใต้ชิ้นส่วน BGA ดังนั้นจึงไม่สามารถพึ่งพาการทดสอบทางไฟฟ้าในการตรวจสอบและประเมินข้อบกพร่องของ BGA ได้ ซึ่งทำให้ต้นทุนในการกำจัดข้อบกพร่องและการทำงานซ้ำเพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง การทดสอบทางไฟฟ้าสามารถตัดสินได้เพียงว่าเมื่อชิ้นส่วน BGA เชื่อมต่อแล้ว กระแสไฟฟ้าไหลหรือไม่เท่านั้น เมื่อมีการช่วยเหลือด้วยการทดสอบรอยเชื่อมแบบไม่ใช้การสัมผัสทางกายภาพ จะเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงกระบวนการประกอบและการควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC)
การประกอบ BGA SMT เป็นเพียงเทคโนโลยีการเชื่อมต่อทางกายภาพโดยพื้นฐานเท่านั้น เพื่อที่จะสามารถกำหนดและควบคุมคุณภาพของกระบวนการประเภทนี้ได้ จำเป็นต้องทราบและตรวจสอบปัจจัยทางกายภาพที่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือในการทำงานระยะยาว เช่น ปริมาณครีมประสาน การจัดแนวระหว่างขาและแผ่นรองบัดกรี และความสามารถในการเปียกของบัดกรี
การสำรวจวิธีการตรวจสอบ BGA
การทดสอบคุณลักษณะทางกายภาพของข้อต่อบัดกรีแบบ BGA และการกำหนดวิธีการเพื่อให้ได้การเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ในระหว่างกระบวนการประกอบนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากข้อมูลป้อนกลับที่ได้จากการทดสอบเกี่ยวข้องกับการปรับแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ หรือจำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์ของข้อต่อบัดกรี
การทดสอบทางกายภาพสามารถแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของการคัดกรองเนื้อประสานและทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับข้อต่อประสาน BGA ตลอดกระบวนการรีโฟลว์โซลเดอริงทั้งหมด นอกจากนี้ ยังสามารถบ่งชี้สถานการณ์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับชิ้นส่วน BGA ทั้งหมดที่ติดตั้งบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB – printed circuit board) หรือระหว่างแผงวงจรพิมพ์ต่าง ๆ ได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ระหว่างกระบวนการรีโฟลว์โซลเดอริง การเปลี่ยนแปลงของความชื้นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงร่วมกับเวลาในการทำให้เย็นลงจะสะท้อนให้เห็นอย่างรวดเร็วผ่านจำนวนและขนาดของโพรงอากาศในบัดกรี BGA หลังจากที่ชิ้นส่วน BGA ถูกผลิตขึ้นอย่างสมบูรณ์แล้ว กระบวนการประกอบยังคงต้องมีการทดสอบจำนวนมาก แต่มีความลึกของการตรวจสอบที่ลดลง
จนถึงปัจจุบัน อุปกรณ์ตรวจสอบด้วยเอ็กซเรย์ที่ผู้ผลิตจำนวนมากนำมาใช้ในการวิเคราะห์ผลการทดสอบทางไฟฟ้า ยังคงมีปัญหาในด้านความไม่สามารถทดสอบความสามารถในการรีโฟลว์บัดกรีของข้อต่อบัดกรีแบบ BGA ได้ เมื่อใช้อุปกรณ์ตรวจสอบด้วยเอ็กซเรย์ ภาพของบัดกรีที่พิมพ์บนแผ่นรองจะปรากฏเป็น “เงา” เนื่องจากบัดกรีอยู่เหนือข้อต่อบัดกรี สำหรับชิ้นส่วน BGA แบบไม่ยุบตัว เงาก็จะเกิดขึ้นเช่นกันเนื่องจากมีลูกบอลบัดกรีอยู่ด้านหน้า
อุปกรณ์ตรวจสอบด้วยเอกซเรย์ที่มีเพียงเทคโนโลยีการตรวจสอบเอกซเรย์แบบตัดขวางสามารถทำลายข้อจำกัดที่กล่าวมาข้างต้นได้ เนื่องจากอุปกรณ์ตรวจสอบเอกซเรย์แบบตัดขวางสามารถเปิดเผยตำหนิที่ซ่อนอยู่ของจุดบัดกรี และสามารถแสดงการเชื่อมต่อการบัดกรีแบบ BGA ได้โดยการโฟกัสที่จุดบัดกรีบนชั้นแผ่นรอง
เมื่อกล่าวถึงปริมาณบัดกรีและการกระจายตัวของบัดกรีที่จุดเชื่อมบัดกรี จะใช้ภาพตัดขวางหรือภาพตัดในแนวนอนสำหรับการวัด ร่วมกับการวัดหลายชั้นของจุดเชื่อมบัดกรี BGA ประเภทเดียวกัน จึงสามารถให้การทดสอบแบบสามมิติได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อบกพร่องหลักสองประการของจุดเชื่อมประสาน BGA
• วงจรเปิดในข้อต่อบัดกรี BGA แบบไม่ยุบตัว
วงจรเปิดที่ข้อต่อบัดกรี BGA แบบไม่ยุบตัวมักเกิดจากการปนเปื้อนของแผ่นแพด เนื่องจากบัดกรีไม่สามารถทำให้แผ่นแพดบนแผ่น PCB เปียกได้ จึงไหลขึ้นไปเกาะบนลูกบอลบัดกรีและต่อไปยังผิวของชิ้นส่วน ดังที่ได้กล่าวไว้ในส่วนก่อนหน้า การทดสอบทางไฟฟ้าสามารถตรวจสอบการมีอยู่ของวงจรเปิดได้ แต่ไม่สามารถระบุสาเหตุที่แท้จริงของข้อบกพร่องได้
เมื่อมีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเอกซเรย์แบบตัดขวาง ภาพตัดระหว่างแผ่นรองบัดกรีกับชั้นของชิ้นส่วนที่ได้มาสามารถใช้เพื่อแยกแยะวงจรเปิดที่เกิดจากการปนเปื้อนได้ วงจรเปิดที่เกิดจากการปนเปื้อนมักทำให้รัศมีของแผ่นรองบัดกรีมีขนาดเล็ก และรัศมีของชิ้นส่วนมีขนาดใหญ่ ความแตกต่างระหว่างรัศมีของชิ้นส่วนและรัศมีของแผ่นรองบัดกรีสามารถใช้เพื่อระบุได้ว่าวงจรเปิดเกิดจากการปนเปื้อนหรือไม่ หากวงจรเปิดเกิดจากปริมาณประสานที่ไม่เพียงพอ ความแตกต่างระหว่างรัศมีของชิ้นส่วนและรัศมีของแผ่นรองบัดกรีจะมีขนาดเล็กมาก และความแตกต่างประเภทนี้สามารถตรวจพบได้ด้วยอุปกรณ์ตรวจสอบเอกซเรย์แบบตัดขวางเท่านั้น
• การเกิดโพรงในรอยประสานบัดกรี BGA แบบยุบตัวได้
การเกิดโพรงในข้อต่อบัดกรี BGA แบบยุบตัวเกิดขึ้นเนื่องจากไอน้ำที่ไหลถูกหยุดไว้ที่จุดเชื่อมบัดกรีซึ่งมีจุดยูเทคติกต่ำ ซึ่งเป็นข้อบกพร่องสำคัญที่พบในชิ้นส่วน BGA แบบยุบตัว ระหว่างกระบวนการรีโฟลว์บัดกรี เนื่องจากอิทธิพลของแรงลอยตัวที่เกิดจากโพรงจะรวมตัวกันที่ผิวของชิ้นส่วน ความล้มเหลวของข้อต่อบัดกรีส่วนใหญ่จึงเกิดขึ้นที่บริเวณนั้นด้วย
สามารถกำจัดการเกิดโพรงอากาศได้ด้วยการอุ่นล่วงหน้าในระหว่างกระบวนการบัดกรีรีโฟลว์ โดยเพิ่มเวลาในการอุ่นล่วงหน้าเพียงสั้น ๆ และใช้ อุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้าที่ค่อนข้างต่ำ หากการเกิดโพรงอากาศมีขนาด จำนวน หรือความหนาแน่นเกินกว่าค่าที่กำหนด ความเชื่อถือได้ของชิ้นส่วนจะลดลงอย่างมาก การเกิดโพรงอากาศในชิ้นส่วน BGA แบบยุบตัวได้สามารถแสดงให้เห็นได้อย่างชัดเจนด้วยภาพตัดขวางจากเอกซเรย์แบบเป็นชั้น ๆ โพรงอากาศบางส่วนสามารถระบุและวัดได้จากภาพเหล่านั้น หรือบ่งชี้ทางอ้อมได้จากภาพที่เห็นได้ชัดบริเวณจุดบัดกรีของ BGA
PCBCart ดำเนินการตรวจสอบ BGA แบบครบวงจรตลอดสายการผลิตการประกอบ SMT
เพื่อให้ได้รอยบัดกรี BGA คุณภาพสูงสำหรับการบรรลุการทำงานของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอย่างแม่นยำ ทั้งแบบออนไลน์และออฟไลน์การตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติ (AOIs)ต้องดำเนินการ 100% ในเวิร์กช็อปของ PCBCart บนข้อต่อบัดกรี BGA สำหรับความต้องการที่สูงขึ้นในการควบคุมคุณภาพของข้อต่อบัดกรี BGAการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์อัตโนมัติ (AXI)ยังสามารถคาดหวังได้จาก PCBCart สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถของเราในการประกอบ BGA SMT โปรดติดต่อเราหรือคุณสามารถคลิกปุ่มด้านล่างเพื่อส่งคำขอใบเสนอราคาสำหรับความต้องการประกอบ BGA SMT ของคุณได้ ฟรีทั้งหมด!
ขอใบเสนอราคาฟรีสำหรับการประกอบ BGA SMT
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•สี่ขั้นตอนในการรู้จัก BGA
•บทนำเกี่ยวกับเทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์แบบ BGA
•ปัจจัยที่มีผลต่อคุณภาพของการประกอบ BGA
•ข้อกำหนดเกี่ยวกับไฟล์การออกแบบเพื่อให้มั่นใจในการประกอบ BGA อย่างมีประสิทธิภาพ
•วิธีขอใบเสนอราคาที่แม่นยำสำหรับความต้องการประกอบ BGA ของคุณ
