При переходе на бессвинцовую технологию в корпусах BGA матрицу шариковых выводов приходится заменять на новую.
Поскольку поставщики и потребители компонентов с матричными выводами переключились на бессвинцовую технологию, сборочные компании сталкиваются с ситуациями, когда:
* либо "владелец" продукта имеет освобождение от директивы RoHS и, следовательно, не переключился на бессвинцовую технологию, а компоненты поступают только с бессвинцовым сплавом,
* либо "владелец" продукта перешел к конструкции, совместимой с RoHS, а матричные приборы в бессвинцовом варианте еще не доступны.
В любом случае, полагая, что чип рассчитан для правильной температуры обработки и выполнен анализ риска требуемых составляющих сплава, в приборах необходимо заменять шариковые выводы. Хотя некоторые изготовители компонентов не рекомендуют это делать изза того, что приборы в конечном счете будут подвергаться ряду температурных отклонений, шарики припоя уже успешно заново присоединяются к каждому основному типу приборов.
Для случаев, когда необходимо заново создавать шариковые выводы к 100 приборам за несколько дней, не существует оптимального процесса, который бы обеспечил быструю недорогую замену шариков. Если шарики припоя формировать заранее (эффективный способ), потребуется несколько недель для создания нового рисунка. Методы с применением механических приспособлений, хотя и отличаются низкими материальными расходами, требуют несколько недель для изготовления нового приспособления. Новый быстрый метод замены шариковых выводов основан на применении полиимидного трафарета, вырезаемого лазером. Он рассчитан для размещения новых шариков припоя на малых партиях компонентов с матричными выводами (менее 100 приборов). В противоположность механическим приспособлениям, для которых необходима механическая обработка, трафарет можно изготовить в тот же день, когда механические спецификации будут преобразованы в электронные файлы.
Первое, что делается перед процессом создания новых шариков, это удаляются существующие шарики припоя с компонента, а их места должным образом обрабатываются. К дну прибора присоединяется флюс. Затем с прибором совмещается полиимидный трафарет, соответствующий размерам шариков и контактным площадкам компонента. Пока трафарет, прикрепленный и совмещенный с компонентом, удерживает специальное полиимидное приспособление, его отверстия наполняются соответствующих размеров паяльными шариками. Полученная сборка затем проходит процесс оплавления припоя, очищается и проверяется (рис.1).
Обработка контактной площадки выполняется одним из следующих методов. Паяльные шарики можно удалять с корпуса таким способом, как капиллярный отсос, с помощью вакуумного устройства или плавильного тигеля. Вакуумное устройство удаляет паяльный шарик медленно, но зато уменьшает возможность повреждения контактной площадки. Капиллярный отсос, хотя и быстрее, чем вакуумное устройство, однако способен вызвать подъем контактной площадки или разрушить паяльную маску, если неправильно проводится. Если используется плавильный тигель, оборудование должно поддерживать требуемую температуру. При использовании этого метода для предотвращения загрязнения плавильного тигеля важно знать тип сплава шариков.
После удаления шариков любым из этих способов неплохо оставить немного припоя на площадках для облегчения нового формирования шариков. После удаления шариков надо очистить их места на корпусе изопропиловым спиртом для снижения загрязнения флюса. Кроме того, необходимо проверить целостность паяльной маски между контактными площадками. Этот контроль лучше провести с помощью стереомикроскопа.
Следующий этап состоит в обеспечении правильного распределения паяльных шариков. Для этого следует проверить чистоту отверстий полиимидных приспособлений и трафаретов.
Далее распределяется липкий флюс по дну компонента. При этом необходимо убедиться, что флюс имеет следующие характеристики:
* флюс должен быть липким или клейким, так как качество липкости и длительное время активации существенны для переприсоединения шариков;
* он должен содержать органическую кислоту слабой концентрации;
* он должен растворяться в воде для упрощения процесса очистки.
Трафарет совмещается с контактными площадками на оборотной стороне прибора, и в отверстия трафарета разливаются шарики при использовании приспособления для захвата лишних шариков (рис.2). Мягкая щетинистая щетка помогает распределить шарики по отверстиям. Лишние паяльные шарики собираются в захвате приспособления для дальнейшего использования.
Очень важный этап – оплавление припоя с правильным температурным профилем. Для каждого типа корпуса может потребоваться соответствующий температурный профиль. Параметры, влияющие на профиль, включают материал корпуса, массу и размер корпуса, объем паяльного сплава. При их выполнении все готово, чтобы поместить прибор и приспособление в горячий воздух и начать процесс оплавления (рис.3).
После извлечения BGA с новыми шариками из источника расплавления с подложки прибора должен быть удален водорастворимый флюс изза его агрессивной природы. Тщательный замкнутый групповой процесс очистки помогает удалять остатки. Это гарантирует, что по возвращении приборов с новыми шариками припоя в сборочный цех относительно ионных загрязнений или остатков никаких проблем с надежностью не возникнет. Если требуется проверка чистоты, наиболее подходящее устройство для оценки чистоты прибора ионный хромотограф. Общепринятым методом тестирования является IPCTM650 2.3.28, который может подтвердить наличие различных ионных разновидностей, таких как хлориды или другие галогениды.
Всегда хорошо удостовериться, что пластиковый корпус не абсорбирует влагу. Для этого надо следовать руководству J-STD-033 в отношении контролирования абсорбции влаги в пластиковых корпусах. Если время выдержки прибора на воздухе неизвестно, безопасным путем является сушка прибора при 125 оС в течение 48 ч.
Наконец, прибор с новыми шариками припоя проверяется на загрязнение, пропуск шариков и остатки флюса. Этот этап выполняется с помощью стереомикроскопа.
Все компоненты с новыми шариковыми выводами следует маркировать, чтобы сплав шарика можно легко идентифицировать.
Литература
IPC7711A, "Rework, Repair and Modification of Electronic Assemblies," October 2003.
IPCTM650, "Test Methods Manual," 2.3.28, Ionic Analysis of Circuit Boards, Ion Chromatography method, May 2004.
JSTD033B, "Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices," January 2006.
* либо "владелец" продукта имеет освобождение от директивы RoHS и, следовательно, не переключился на бессвинцовую технологию, а компоненты поступают только с бессвинцовым сплавом,
* либо "владелец" продукта перешел к конструкции, совместимой с RoHS, а матричные приборы в бессвинцовом варианте еще не доступны.
В любом случае, полагая, что чип рассчитан для правильной температуры обработки и выполнен анализ риска требуемых составляющих сплава, в приборах необходимо заменять шариковые выводы. Хотя некоторые изготовители компонентов не рекомендуют это делать изза того, что приборы в конечном счете будут подвергаться ряду температурных отклонений, шарики припоя уже успешно заново присоединяются к каждому основному типу приборов.
Для случаев, когда необходимо заново создавать шариковые выводы к 100 приборам за несколько дней, не существует оптимального процесса, который бы обеспечил быструю недорогую замену шариков. Если шарики припоя формировать заранее (эффективный способ), потребуется несколько недель для создания нового рисунка. Методы с применением механических приспособлений, хотя и отличаются низкими материальными расходами, требуют несколько недель для изготовления нового приспособления. Новый быстрый метод замены шариковых выводов основан на применении полиимидного трафарета, вырезаемого лазером. Он рассчитан для размещения новых шариков припоя на малых партиях компонентов с матричными выводами (менее 100 приборов). В противоположность механическим приспособлениям, для которых необходима механическая обработка, трафарет можно изготовить в тот же день, когда механические спецификации будут преобразованы в электронные файлы.
Первое, что делается перед процессом создания новых шариков, это удаляются существующие шарики припоя с компонента, а их места должным образом обрабатываются. К дну прибора присоединяется флюс. Затем с прибором совмещается полиимидный трафарет, соответствующий размерам шариков и контактным площадкам компонента. Пока трафарет, прикрепленный и совмещенный с компонентом, удерживает специальное полиимидное приспособление, его отверстия наполняются соответствующих размеров паяльными шариками. Полученная сборка затем проходит процесс оплавления припоя, очищается и проверяется (рис.1).
Обработка контактной площадки выполняется одним из следующих методов. Паяльные шарики можно удалять с корпуса таким способом, как капиллярный отсос, с помощью вакуумного устройства или плавильного тигеля. Вакуумное устройство удаляет паяльный шарик медленно, но зато уменьшает возможность повреждения контактной площадки. Капиллярный отсос, хотя и быстрее, чем вакуумное устройство, однако способен вызвать подъем контактной площадки или разрушить паяльную маску, если неправильно проводится. Если используется плавильный тигель, оборудование должно поддерживать требуемую температуру. При использовании этого метода для предотвращения загрязнения плавильного тигеля важно знать тип сплава шариков.
После удаления шариков любым из этих способов неплохо оставить немного припоя на площадках для облегчения нового формирования шариков. После удаления шариков надо очистить их места на корпусе изопропиловым спиртом для снижения загрязнения флюса. Кроме того, необходимо проверить целостность паяльной маски между контактными площадками. Этот контроль лучше провести с помощью стереомикроскопа.
Следующий этап состоит в обеспечении правильного распределения паяльных шариков. Для этого следует проверить чистоту отверстий полиимидных приспособлений и трафаретов.
Далее распределяется липкий флюс по дну компонента. При этом необходимо убедиться, что флюс имеет следующие характеристики:
* флюс должен быть липким или клейким, так как качество липкости и длительное время активации существенны для переприсоединения шариков;
* он должен содержать органическую кислоту слабой концентрации;
* он должен растворяться в воде для упрощения процесса очистки.
Трафарет совмещается с контактными площадками на оборотной стороне прибора, и в отверстия трафарета разливаются шарики при использовании приспособления для захвата лишних шариков (рис.2). Мягкая щетинистая щетка помогает распределить шарики по отверстиям. Лишние паяльные шарики собираются в захвате приспособления для дальнейшего использования.
Очень важный этап – оплавление припоя с правильным температурным профилем. Для каждого типа корпуса может потребоваться соответствующий температурный профиль. Параметры, влияющие на профиль, включают материал корпуса, массу и размер корпуса, объем паяльного сплава. При их выполнении все готово, чтобы поместить прибор и приспособление в горячий воздух и начать процесс оплавления (рис.3).
После извлечения BGA с новыми шариками из источника расплавления с подложки прибора должен быть удален водорастворимый флюс изза его агрессивной природы. Тщательный замкнутый групповой процесс очистки помогает удалять остатки. Это гарантирует, что по возвращении приборов с новыми шариками припоя в сборочный цех относительно ионных загрязнений или остатков никаких проблем с надежностью не возникнет. Если требуется проверка чистоты, наиболее подходящее устройство для оценки чистоты прибора ионный хромотограф. Общепринятым методом тестирования является IPCTM650 2.3.28, который может подтвердить наличие различных ионных разновидностей, таких как хлориды или другие галогениды.
Всегда хорошо удостовериться, что пластиковый корпус не абсорбирует влагу. Для этого надо следовать руководству J-STD-033 в отношении контролирования абсорбции влаги в пластиковых корпусах. Если время выдержки прибора на воздухе неизвестно, безопасным путем является сушка прибора при 125 оС в течение 48 ч.
Наконец, прибор с новыми шариками припоя проверяется на загрязнение, пропуск шариков и остатки флюса. Этот этап выполняется с помощью стереомикроскопа.
Все компоненты с новыми шариковыми выводами следует маркировать, чтобы сплав шарика можно легко идентифицировать.
Литература
IPC7711A, "Rework, Repair and Modification of Electronic Assemblies," October 2003.
IPCTM650, "Test Methods Manual," 2.3.28, Ionic Analysis of Circuit Boards, Ion Chromatography method, May 2004.
JSTD033B, "Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices," January 2006.
Отзывы читателей
