เมื่อผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มีแนวโน้มไปสู่ความสามารถในการพกพา การมีขนาดเล็กลง การเชื่อมต่อเป็นเครือข่าย และการรองรับสื่อหลากหลายประเภท ความต้องการต่อเทคโนโลยีการบรรจุหีบห่อของอุปกรณ์แบบหลายชิปก็ยิ่งสูงขึ้น เทคโนโลยีแพ็กเกจความหนาแน่นสูงรูปแบบใหม่จึงถือกำเนิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งในบรรดานั้น BGA (ball grid array) เป็นเทคโนโลยีที่แพร่หลายที่สุด โดยผ่านการเปลี่ยนรูปแบบขาเชื่อมต่อรอบนอกที่ใช้ในแพ็กเกจแบบดั้งเดิม BGA จะมีบอลประสาน (solder balls) ซึ่งแท้จริงแล้วคือจุดเชื่อมประสานโลหะผสมตะกั่ว/ดีบุก (Pb/Sn) ทำหน้าที่เป็นขาเชื่อมต่ออยู่ใต้ฐานของแพ็กเกจ เมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบการบรรจุหีบห่อแบบดั้งเดิมแล้ว BGA มีข้อดีคือจำนวนขา I/O ต่อหน่วยพื้นที่ที่มากขึ้น ค่าความเหนี่ยวนำและค่าความจุของขาที่ต่ำ การระบายความร้อนที่ดีเยี่ยม และความต้องการด้านความแม่นยำในการจัดแนวที่ต่ำ ซึ่งทั้งหมดนี้ทำให้แพ็กเกจแบบ BGA กลายเป็นกระแสหลักของเทคโนโลยีการบรรจุหีบห่อสมัยใหม่
แม้ว่าจะมีข้อดีมากมายดังที่กล่าวไว้ในย่อหน้าก่อนหน้า แพ็กเกจ BGA ก็มีข้อบกพร่องเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการควบคุมคุณภาพระหว่างการคัดกรอง บทความนี้จะนำเสนอวิธีการบางประการเกี่ยวกับการควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วน BGAตามคุณสมบัติของพวกมัน
ความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นของชิ้นส่วน BGA ระหว่างการกรอง
ความผิดปกติที่อาจเกิดขึ้นกับชิ้นส่วน BGA ระหว่างกระบวนการกรองมีอยู่สองประเภทหลัก ๆ คือ ลูกบอลประสาน และ แผ่นครอบ โดยประเภทแรกประกอบด้วย ความเสียหายของลูกบอลประสาน การหลุดร่วงของลูกบอลประสาน และการเกิดออกซิเดชันของลูกบอลประสาน ส่วนประเภทหลังไม่สามารถระบุได้เลยหากไม่อ้างอิงตามมาตรฐาน GJB548B-2005
• ความเสียหายของลูกบอลบัดกรีและรอยขีดข่วนบนแผ่นครอบ
ความเสียหายของลูกบอลบัดกรีและรอยขีดข่วนบนแผ่นครอบมักเกิดขึ้นจากการไม่เข้ากันกับซ็อกเก็ตที่เสื่อมสภาพ ซึ่งจะนำไปสู่การเกิดอุณหภูมิสูงและการเสื่อมสภาพของชิ้นส่วน
ซ็อกเก็ตทดสอบสำหรับแพ็กเกจ BGA มีอยู่สองประเภท คือ แบบเข็ม (needlepoint type) และแบบก้ามปู (claw type) ซ็อกเก็ตทดสอบแบบเข็มมีลักษณะการสัมผัสระหว่างลูกบอลบัดกรีกับซ็อกเก็ตเป็นรูปเข็ม กล่าวคือเป็นแบบจุดต่อบอล (point-to-ball type) ซ็อกเก็ตประเภทนี้มักทำให้เกิดรอยเข็มบนลูกบอลบัดกรี และปลายเข็มมีแนวโน้มที่จะเสียรูปหลังการใช้งานเป็นเวลานาน ซึ่งจะทำให้ลูกบอลบัดกรีเสียหาย ซ็อกเก็ตแบบก้ามปูคือซ็อกเก็ตที่มีการโอบล้อมลูกบอลบัดกรีทั้งหมดไว้ในถังทดสอบ ซ็อกเก็ตประเภทนี้มักทำให้เกิดการสึกหรอ ซึ่งนำไปสู่การกระแทกบริเวณรอบนอกของลูกบอลบัดกรีเนื่องจากการสึกหรอของถังทดสอบ โดยสรุปแล้ว ทั้งซ็อกเก็ตแบบเข็มและซ็อกเก็ตแบบก้ามปูจะทำให้ลูกบอลบัดกรีเสียหายหลังการใช้งานเป็นเวลานาน
• ลูกบอลบัดกรีหลุดออก
การหลุดร่วงของลูกประสานเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ และความล้มเหลวมักเกิดขึ้นที่ผิวชุบนิกเกิลหรือผิวชุบทอง การหลุดร่วงของลูกประสานอาจเกี่ยวข้องกับสภาพผิวของแผ่นรอง เช่น การปนเปื้อนและการเกิดออกซิเดชันของนิกเกิล ในกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ การยึดเกาะระหว่างครีมประสานกับแผ่นรองไม่ดี ทำให้ลูกประสานหลุดร่วงระหว่างการทดสอบความชื้น อีกสาเหตุหนึ่งที่เป็นไปได้ของการหลุดร่วงของลูกประสานเกี่ยวข้องกับความหนาของชั้นชุบทองบนผิวแผ่นรอง เนื่องจากทองและดีบุกที่หนาเกินไปมีแนวโน้มที่จะเกิดเป็นโลหะผสมที่เปราะ ทำให้ลูกประสานหลุดร่วงได้
• การเกิดออกซิเดชันของลูกบอลบัดกรี
การเกิดออกซิเดชันของลูกบอลประสานมักไม่ค่อยเกิดขึ้นระหว่างการกรองครั้งแรกเพื่อการตรวจสอบคุณภาพของชิ้นส่วนแพ็กเกจ BGA ยิ่งลูกบอลประสานสัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานเท่าใด ก็ยิ่งเกิดออกซิเดชันได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การเกิดออกซิเดชันของลูกบอลประสานจึงมักเกิดขึ้นในกระบวนการกรองครั้งที่สอง ดังนั้น การป้องกันไม่ให้ลูกบอลประสานเกิดออกซิเดชันจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อกล่าวถึงการควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วน BGA
จะดำเนินการควบคุมคุณภาพบนชิ้นส่วน BGA ได้อย่างไร?
• IQC ที่เข้มงวด
การตรวจสอบด้วยสายตาเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับ IQC (การควบคุมคุณภาพขาเข้า) ของชิ้นส่วนทุกชนิด รวมถึง BGA ด้วย ส่วนประกอบ BGA จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบ 100% โดยให้ตรวจสอบลูกบอลบัดกรี 100% ใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งมีความจำเป็นเป็นพิเศษสำหรับส่วนประกอบ BGA หลังการกรองครั้งที่สอง เนื่องจากส่วนประกอบ BGA ที่เตรียมพร้อมสำหรับการกรองครั้งที่สองมักถูกเก็บไว้นาน อาจทำให้ลูกบอลบัดกรีเกิดการออกซิไดซ์ได้ การตรวจสอบด้วยสายตาใช้เพื่อยืนยันความถูกต้องของลักษณะภายนอกของชิ้นส่วน นอกจากนี้ ส่วนประกอบ BGA ยังได้รับการปกป้องไม่เพียงพอระหว่างกระบวนการขนส่ง ทำให้เกิดความเสียหายต่อลูกบอลบัดกรีและทำให้ลูกบอลบัดกรีหลุดร่วงได้
• การควบคุมกระบวนการ
การป้องกันลูกบอลบัดกรีมีความสำคัญอย่างยิ่งระหว่างกระบวนการกรองชิ้นส่วน BGA เพื่อปกป้องลูกบอลบัดกรีจากปัญหาความเสียหายได้ดียิ่งขึ้น สามารถดำเนินมาตรการต่อไปนี้ได้
a. การปฏิบัติงานมาตรฐาน
ควรกำหนดหลักการปฏิบัติงานมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วน BGA และเสริมความเข้มงวดในการควบคุมชิ้นส่วน BGA ในภาคสนาม
b. การป้องกัน
1) การป้องกันการเกิดออกซิเดชัน: ควรวางชิ้นส่วน BGA ทั้งหมดและซ็อกเก็ตทดสอบไว้ในตู้ไนโตรเจนระหว่างขั้นตอนการทดสอบ เพื่อชะลอการเกิดออกซิเดชันของลูกบอลบัดกรีและซ็อกเก็ต
2) การป้องกันลูกบอลบัดกรี: การกลับด้านชิ้นส่วน BGA ควรทำผ่านพาเลทที่ออกแบบเฉพาะและโฟมป้องกันไฟฟ้าสถิต ซึ่งสามารถรับประกันการป้องกันทางกายภาพของชิ้นส่วน BGA ระหว่างการกลับด้าน
c. ทดสอบต้นแบบ
ต้องดำเนินการตรวจสอบซ็อกเก็ตก่อนการทดสอบทุกครั้ง โดยทดสอบตัวอย่าง 1 ถึง 2 ชิ้นเพื่อตรวจสอบว่ามีรอยขีดข่วนบนแผ่นครอบหรือไม่ และมีความเสียหายที่ลูกบอลบัดกรีหรือไม่ เมื่อไม่พบความผิดปกติใด ๆ สามารถดำเนินการทดสอบต่อได้ เมื่อพบความผิดปกติ จะไม่สามารถดำเนินการทดสอบต่อได้ เว้นแต่จะทำการซ่อมแซมซ็อกเก็ตก่อน
d. การประเมินและการตรวจสอบอายุการใช้งานซ็อกเก็ต
ซ็อกเก็ตทุกตัวมีอายุการใช้งานของตนเอง และคุณภาพของชิ้นส่วนจะลดลงอย่างมากเมื่อใช้งานเกินอายุการใช้งาน นั่นคือเหตุผลที่การประเมินอายุการใช้งานของชิ้นส่วน BGA จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง หลังจากเริ่มผลิตซ็อกเก็ตแล้ว ควรมีการประเมินอายุการใช้งานของซ็อกเก็ต และต้องดำเนินการตรวจสอบก่อนที่อายุการใช้งานของชิ้นส่วน BGA จะสิ้นสุด ควรประเมินปริมาณการทดสอบก่อนการทดสอบในระยะต่อไป ต้องดำเนินการตรวจสอบซ็อกเก็ตและชิ้นส่วนทั้งก่อนและหลังการทดสอบ เพื่อให้มั่นใจว่าจะไม่เกิดปัญหาด้านลักษณะภายนอกอันเนื่องมาจากซ็อกเก็ต
e. การควบคุมคุณภาพ
ควรให้ความสำคัญกับคุณภาพตั้งแต่เริ่มต้น ขั้นแรก ควรมีการประชาสัมพันธ์และการดำเนินงานด้านคุณภาพ รวมถึงการให้ความรู้เกี่ยวกับคุณภาพแก่ผู้จัดการทุกระดับและพนักงานสายการผลิตแนวหน้า เพื่อให้มั่นใจว่าพนักงานทุกคนตระหนักถึงปัญหาที่มีอยู่ทั้งหมดและปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ง่าย เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ปัญหาด้านคุณภาพกลับมาเกิดซ้ำอีกเนื่องจากการประชาสัมพันธ์และการดำเนินงานที่ไม่เพียงพอ ขั้นต่อไป ต้องมีการฝึกอบรมพนักงานสายการผลิตแนวหน้าให้ปฏิบัติงานตามมาตรฐาน เพื่อลดการสูญเสียด้านคุณภาพที่เกิดจากการปฏิบัติงานที่ไม่เหมาะสม สุดท้าย การตรวจสอบคุณภาพและการสะท้อนกลับด้านคุณภาพก็มีความจำเป็นเช่นกัน ควรมีการจัดทำสถิติข้อมูลด้านคุณภาพและรายงานข้อเสนอแนะด้านคุณภาพ เนื้อหาที่รายงานประกอบด้วยสถิติข้อมูล ปัญหาที่เกิดเป็นชุด ความเสี่ยงด้านคุณภาพที่อาจเกิดขึ้น และข้อเสนอแนะเกี่ยวกับการควบคุมคุณภาพ ซึ่งทั้งหมดนี้จะถูกนำเสนอให้แก่ลูกค้าในฐานะข้อมูลที่เชื่อถือได้ และเป็นเอกสารอ้างอิงสำหรับหน่วยงานระดับสูงในการนำไปใช้เป็นแบบอย่างในการกำหนดมาตรการบริหารจัดการ
นอกจากนี้ ควรดำเนินการตรวจสอบภายในและการตรวจติดตามอย่างแข็งขันภายในระบบคุณภาพ การควบคุมคุณภาพต้องเริ่มตั้งแต่ต้น โดยมีการควบคุมแหล่งจัดซื้ออย่างเข้มงวดและให้ความสำคัญกับขั้นตอนสำคัญต่าง ๆ เมื่อใดก็ตามที่มีการเปิดเผยปัญหาที่เกิดขึ้นจริง ควรรักษามาตรการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องไว้
PCBCart ดำเนินการตรวจสอบคุณภาพขาเข้า (IQC) อย่างครบวงจรและเข้มงวดสำหรับชิ้นส่วนที่จัดซื้อ
ภายใต้ระบบการจัดการซัพพลายเชนที่เข้มงวด PCBCart ดำเนินการตรวจสอบคุณภาพขาเข้า (IQC) อย่างเต็มรูปแบบและเคร่งครัดกับชิ้นส่วนที่จัดซื้อมา ด้วยประสบการณ์มากกว่า 20 ปีในอุตสาหกรรมนี้ PCBCart ได้รักษาความสัมพันธ์ความร่วมมือระยะยาวกับผู้ผลิตและผู้จัดจำหน่ายชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับอนุญาตจำนวนมาก ชิ้นส่วนทุกชิ้นต้องผ่านการตรวจสอบก่อนเข้าสู่กระบวนการประกอบแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (PCBA) จริง
ต้องการให้ใครสักคนช่วยซื้อชิ้นส่วนให้คุณหรือไม่?ติดต่อเราเพื่อรับใบเสนอราคาฟรี!
ขอใบเสนอราคาประกอบแผงวงจร BGA ของคุณตอนนี้
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•บริการจัดหาชิ้นส่วนคุณภาพรับประกันจาก PCBCart
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ครบวงจรจาก PCBCart
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบเทิร์นคีย์ขั้นสูงจาก PCBCart
•ข้อกำหนดเกี่ยวกับ BOM เพื่อให้มั่นใจในการเสนอราคาชิ้นส่วนที่รวดเร็วและแม่นยำ
•อำลาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ปลอม
