SMTP İşleme Sırasında BGA Pedleri Altında PCB Reçine Malzemesinin Çatlamasının Nedenleri

PCB reçine malzemesinin çatlaması, hapsolmuş nemin varlığı nedeniyle meydana gelir. Bunun nedeni, buhar basıncında bir artışa neden olan yüksek lehimleme sıcaklığıdır. Çatlaklar ayrıca kartın termal genleşmesinin BGA pedleri arasındaki boşluğun değişmesine neden olması nedeniyle de oluşabilir. Bu tür bir hata riskini azaltmak için, bitişik paketler üzerindeki termal etkiyi azaltan alternatif ped kaplamaları kullanılabilir.

Sıkışan nem pcb reçine malzemesinin çatlamasına neden olur

Hapsolmuş nem, delaminasyon, kabarma ve metal göçü dahil olmak üzere çok çeşitli PCB arızalarına neden olabilir. Ayrıca dielektrik sabiti ve dağılım faktörünü değiştirerek devre anahtarlama hızını azaltabilir. Nem ayrıca bakır ve bga pedleri de dahil olmak üzere çeşitli PCB özelliklerinde stres seviyelerini artırır. Ayrıca bakır yüzeylerde oksidasyona yol açabilir, bu da yüzeylerin ıslanabilirliğini azaltır. Ek olarak, elektriksel kısa devre ve açıklıkların oluşumunu artırabilir. Bu özellikle sorunludur çünkü PCB üretimi su kullanımını içeren birçok adım içerir.

Smt işleme sırasında, hapsolmuş nem PCB reçine malzemesinde çatlaklara neden olabilir. Bu nedenle, PCB üreticileri lehim maskesi açıklığının boyutuna dikkat etmelidir. Boyut, istenen arazi alanından daha küçük olmalıdır. SMD'nin ped alanı çok büyükse, lehim topunu yönlendirmek zorlaşacaktır.

Reflow lehimleme sıcaklıkları buhar basıncını artırır

BGA lehimleme sırasında paket çarpılmasını çeşitli faktörler etkileyebilir. Bunlar arasında tercihli ısıtma, gölge etkileri ve yüksek yansıtıcı yüzeyler sayılabilir. Neyse ki, zorlamalı konveksiyon yeniden akış işlemleri bu etkileri azaltabilir.

Yüksek yeniden akış sıcaklığı lehim çıkıntısının bozulmasına yol açabilir. Sıcaklıktaki artış, lehim bağlantı yüksekliğinde bir azalmaya yol açarak lehim çıkıntısının orijinal yüksekliğinden daha küçük bir lehim mesafesine neden olabilir.

Bağlantı pedinin şekli de lehim bağlantısının sağlamlığını belirlemede önemli bir faktördür. Küçük pedlerden daha büyük, daha geniş pedlerin kullanılması tavsiye edilir. Artan alan çatlama olasılığını artırır.

Yapışkan akı, bitişik paketler üzerindeki termal etkiyi azaltır

Tacky flux, çip ölçeği ve flip chip paket montajı sırasında kullanılan ısıyla sertleşebilen bir malzemedir. Bileşimi, yeniden akış ısıtması sırasında alt dolgu malzemesinde çözünen reaktif kimyasallardan oluşur. Sertleştikten sonra yapışkan akı, nihai paketin net iş yapısının bir parçası haline gelir.

Kimyasal bir ıslatma maddesi olan flakslar, erimiş lehimin yüzey gerilimini azaltarak lehimleme işlemini kolaylaştırır ve daha serbest bir şekilde akmasını sağlar. Daldırma, baskı veya pim transferi yoluyla uygulanabilirler. Birçok durumda epoksi dolgu ile uyumludurlar. Bu, smt işleme sırasında bitişik paketlerin termal etkisini azaltmalarını sağlar.

Yapışkan fluks kullanmak, lehimleme sırasında bitişik paketler üzerindeki termal etkiyi azaltır. Ancak bu yöntemin sınırlamaları vardır. Çeşitli faktörler flaksın bozulmasına neden olabilir. Akıdaki yabancı maddeler lehimleme işlemini engelleyerek lehim bağlantısını zayıflatabilir. Ayrıca, lehimlemeden önce lehim pastasını düzgün bir şekilde temizlemek için pahalı ekipmanlar gerekir.

Alternatif ped kaplamaları

Bir PCB'nin çatlak yayılma davranışı, kullanılan ped kaplamalarından etkilenebilir. Bu sorunu çözmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden biri organik bir lehimlenebilirlik koruyucusunun kullanılmasıdır. Bu koruyucu ped oksidasyonuna karşı etkilidir. Ayrıca lehim bağlantı kalitesinin korunmasına yardımcı olur.

Ped geometrisi kartın sertliğini tanımlar. Ayrıca lehim maskesinin açıklığını da tanımlar. Kartın kalınlığı ve her katmanı oluşturmak için kullanılan malzemeler kartın sertliğini etkiler. Genel olarak 1:1 ped-cihaz oranı idealdir.

Pcb reçine malzemesinin çatlamasını karakterize etmek için test yöntemleri

SMTP işleme sırasında PCB reçine malzemelerinin performansını karakterize etmek için çeşitli test yöntemleri mevcuttur. Bunlar arasında elektriksel karakterizasyon, tahribatsız yöntemler ve fiziksel özellik testleri bulunmaktadır. Bazı durumlarda, ped kraterini tespit etmek için bu testlerin bir kombinasyonu kullanılabilir.

Çatlamayı belirlemek için bir test yöntemi pinler arasındaki mesafeyi ölçmektir. Tipik olarak, çevresel paketler için 0,004 inç ve BGA Paketleri için 0,008 inç kabul edilebilir. PCB reçine malzemesini karakterize etmek için başka bir test yöntemi, termal genleşme katsayısını ölçmektir. Bu katsayı ppm/derece Celsius olarak ifade edilir.

Diğer bir yöntem ise flip chip tekniğidir. Bu işlem, yüksek yoğunluklu flip chip BGA alt tabakalarının üretilmesini sağlar. Gelişmiş IC paketlemesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Flip chip işlemi, lehimlenebilirlik için düzgün ve safsızlık içermeyen yüksek kaliteli yüzeyler gerektirir. Bunlar tipik olarak bakır ped üzerine akımsız nikel kaplama ve ince bir daldırma altın tabakası ile elde edilir. ENIG katmanının kalınlığı PCB montajının ömrüne bağlıdır, ancak genellikle nikel için yaklaşık 5 um ve altın için 0.05 um'dir.