هذه المقالة هي المقالة الأولى حول تقنيات تجميع PCB. تم تكريس الندوة الأخيرة من PCB SOFT للتصميم ، مما يضمن قابلية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة (DFM ، التصميم للتصنيع). تم طرح السؤال حول مدى ملاءمة إعادة تكوين مكونات BGA الخالية من الرصاص لتطبيقات موثوقة للغاية. تحدث كل من منظمي الندوة والمشاركين بثقة بأن لا أحد كان يقوم بهذه العملية كثيفة العمالة ولم يواجه أي مشاكل. في هذه المقالة ، سوف أقوم بفحص هذه القضية بشكل نقدي وسأحاول إظهار خطر مثل هذه الآراء "المقبولة عمومًا في الصناعة" حول فوائد طريقة الشك العالمية في Rene Descartes القديمة.
في عام 2006 ، تم اعتماد توجيه
RoHS لتقييد استخدام الرصاص والعناصر الضارة الأخرى المعترف بها في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. أدى هذا إلى حقيقة أن معظم الشركات المصنعة للمكونات الإلكترونية تحولت إلى مساكن خالية من الرصاص ، وأن ترتيب المكونات في الإصدارات التي تحتوي على عملاء متوقعين ليسوا متاحين دائمًا. في الوقت نفسه ، لم تنته تقنية اللحام باستخدام الجنود ذوي المحتوى العالي من الرصاص (في
GOST R 56427-2015 ، بالمناسبة ، يطلق عليها التقليدية). يعود اختيار عجينة اللحام و / أو عجينة اللحام إلى مطور ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لذلك إذا تم اختيار الخيار لصالح اللحام المحتوي على الرصاص ، فهناك مشكلة في لحام المكونات الخالية من الرصاص (عملية خلط السبائك الإنجليزية) ، لا سيما في حالات نوع BGA (نسبة حصص الجنود). القضية الرئيسية هي تأثير خلط لحام على موثوقية المفصل. GOST أعلاه يعطي إجابة لا لبس فيها:
بالنسبة للفئة C RES وفقًا لـ
GOST R IEC 61191-1-2010 ، فإن الفشل غير مقبول ، ويجب أن يعمل الجهاز في أي وقت ، بما في ذلك في الظروف القاسية. تنطبق هذه المتطلبات ليس فقط على المعدات للتطبيقات العسكرية والفضائية ، على سبيل المثال ، يجب أن تكون الأنظمة الصناعية المسؤولة موثوقة أيضًا.
أين نشأ هذا الشرط في GOST؟ هذا سؤال لمطوري المعيار ، الذين ، على الأرجح ، قاموا بترجمة المعيار الخارجي ، والذي من المحتمل أن يكون عمره من 5 إلى 10 سنوات بالفعل ، ومن أين جاء من هناك غير مفهوم على الإطلاق. وفي الوقت نفسه ، هز المشاركون في الندوة ، التي كتبت عنها في البداية ، يمثلون شريحة من الإلكترونيات المحلية ذات التطبيق المسؤول بدقة ، رؤوسهم بشكل سلبي على كلمة "reballing". ربما لديهم تجربة إيجابية ، أنا لا أجادل ، أنا ببساطة ضد التعميمات والضمانات القائمة على الجهل. من منهم (ومنكم القراء) يقرأ المعيار؟ وأولئك الذين يتبعون المعيار متأكدون من أن هذه العملية في عملية التصنيع مطلوبة في حالتهم الخاصة؟ العملية نفسها لا يقلل من الموثوقية؟ من الذي أجرى دراسة تجريبية لموثوقية تقنية تركيب السطح المستخدمة؟ لأن النقطة برمتها في التجربة ، في التجربة المحددة بشكل صحيح. مصدر آخر للمعلومات هو تحليل البيانات المتاحة من الباحثين الخارجيين. أدناه سوف ألخص العديد من المقالات حول موثوقية مكونات لحام خالية من الرصاص.
درجة حرارة الانصهار (
liquidus ، T
L ) للجنود الخاليين من الرصاص أعلى من
درجة حرارة 30-40
درجة مئوية عن تلك التي تحتوي على الجنود المحتجزين بالرصاص ، وبالتالي ، يمكن الحصول على درجات مختلفة من الخلط في المفصل الملحوم ، اعتمادًا على المظهر الحراري للحام وتوزيع الحقل الحراري على لوحة الدوائر المطبوعة. يقلل وجود مناطق التركيز وعدم تجانس كل من المعادن نفسها والمركبات المعدنية في مفصل اللحام (الشكل 2) من موثوقيتها على المدى الطويل ، لأن مثل هذه الهياكل الكلية هي الأماكن الأكثر احتمالًا لتشكيل الشقوق وانتشارها (خاصة في درجات الحرارة المنخفضة). على الرغم من أن معظم المقالات من قائمة الأدب توفر تحليلا لصور المجهرية في المقطع العرضي للمركبات ، إلا أنه لم يتم ملاحظة نظرية موحدة لسبب التصدع.
يلخص الجدول 1 نتائج العمل البحثي ، الذي استند إلى التجربة النموذجية التالية: بالنسبة للمزيج الثابت من الجنود ، يكون مكون BGA (في بعض التجارب ، عبارة عن تخطيط مكون غير وظيفي ، حيث توجد روابط بينية فقط لاستنتاجات بناء دائرة تسلسلية) ، مختومة بملفات تعريف حرارية متنوعة ، تدويرها حتى حدث فشل وظيفي أو عدم اتصال. تم التحقيق في الاعتماد على حجم العلبة أيضًا ، في عدد من الأعمال ، تأثير موقع المكون على لوحة الدوائر المطبوعة ، وتأثير المادة اللاصقة مثل "underfill" ، وإنهاء لوحة الدوائر المطبوعة ، إلخ.
عند تحليل البيانات المقدمة ، يجب الانتباه فقط إلى مؤشرات الموثوقية النسبية في إطار تجربة واحدة ، وكذلك للقوانين العامة لجميع التجارب. أحد الاستنتاجات هو ما يلي (يتم ذلك أيضًا في معظم المقالات): عند استخدام اللحام التقليدي للمكونات الخالية من الرصاص ، من الضروري تحقيق خلط كامل للجنود عند درجة حرارة قصوى تبلغ 220 ... 230
درجة مئوية ، في حين يجب أن يكون وقت اللحام فوق T
L (SnPb) 60- 120 ثانية ، الوقت أعلى من T
L (SAC) ~ 30 ثانية.
لا تشير المقالات صراحةً إلى ما إذا كانت مكونات BGA تعيد إنتاجها لإنتاج كرات تحتوي على الرصاص ، لكن قيم الموثوقية المنخفضة في هذه الحالات تشير إلى أن إعادة الكرة قد تؤدي إلى انخفاض في الموثوقية. تشير مقالة حول إعادة تشكيل الكرة [8] إلى النتائج الإيجابية للدراجات الحرارية ، ومع ذلك ، فإن مدة التجربة المعلنة البالغة 24 ساعة لا يمكن أن توفر عددًا كافًا من الدورات. لذلك ، تظل مسألة تقليل الموثوقية كنتيجة لإعادة التسنين مفتوحة ، ويوصى باللحام المختلط مع الانتقاء التجريبي للمظهر الحراري كسيناريو أساسي.
أحثك على التعامل مع البيانات المقدمة بشك عالمي ومشاركة تجربتك التجريبية في التعليقات.أدب
[1] ريك غان ، "تأثير المعادن المختلطة على الموثوقية"
[2] ريتشارد كويل ، Raiyo Aspandiar ، إلخ. "تأثير مستويات خلط Pb على موثوقية مفصل اللحام ووضع الفشل في مجموعات صفيفات كرة الشبكة المتوافقة مع الوراء والكثافة العالية"
[3] روبرت كينيانجوي ، كوين كوين ، إلخ. "موثوقية اللحام المشتركة لمكونات صفيف كرة الشبكة Sn-Ag-Cu (PGA) الخالية من Pb في عملية تجميع Sn-Pb"
[4] Robert Kinyanjui ، Raiyo Aspandiar ، وما إلى ذلك ، "التحديات في إعادة تشكيل أنماط الحزم الشبكية كبيرة الحجم وعالية الكثافة (BGA) باستخدام عمليات التجميع المتوافقة مع الإصدارات السابقة"
[5] آدم ر. Zbrzezny ، Polina Snugovsky ، وما إلى ذلك ، "تحقيق الوثوقية في جمعيات BGA المختلطة"
[6] ريتشارد كويل ، ريتشارد بوبوفيتش ، بيتر ريد ، إلخ. "العلاقة بين التجميع المتوافق مع الخلف والبنية المجهرية على موثوقية التعب الحراري لمصفوفة كرة كبيرة للغاية"
[7] آلان بروين ، كريستوفر هانت ، إلخ. "موثوقية المفاصل المشكلة بحام سبيكة مختلط"
[8] J. Li، S. Poranki، M. Abtew، etc. "تقييم موثوقية BGAs Reballed"