يعد لحام BGA (Ball Grid Array) طريقة مستخدمة على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات لتركيب الدوائر المتكاملة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). توفر هذه الطريقة اتصالاً أكثر إحكاما وموثوقية مقارنة بتقنية التثبيت التقليدية عبر الفتحات أو السطح. ومع ذلك ، فإن تعقيد لحام BGA يشكل عقبات مختلفة أثناء عملية التصنيع. هنا ، سوف نستكشف التحديات التي تواجه لحام BGA ونناقش الاستراتيجيات الفعالة لمعالجتها.
ما هو لحام BGA؟
لحام BGA هو تقنية تتضمن ربط حزم الدوائر المتكاملة بثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام مجموعة من كرات اللحام. تصنع كرات اللحام هذه عادةً من سبائك قائمة على الرصاص أو خالية من الرصاص ، اعتمادًا على اللوائح البيئية والمتطلبات المحددة. تتكون حزمة BGA من ركيزة تعمل كحامل للدائرة المتكاملة ، وكرات اللحام التي تشكل التوصيلات الكهربائية والميكانيكية بين العبوة و PCB.
أهمية لحام BGA في تصنيع الإلكترونيات
يلعب لحام BGA دورًا مهمًا في تصنيع الأجهزة الإلكترونية المختلفة مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية وأجهزة الألعاب. أدى الطلب المتزايد على الأجهزة الإلكترونية الأصغر والأكثر قوة إلى اعتماد حزم BGA. حجمها الصغير وكثافتها العالية تجعلها مناسبة للتطبيقات المتقدمة حيث تكون المساحة محدودة.
التحديات التي تواجهها في لحام BGA
ل محاذاة المكونات والتنسيب
يتمثل أحد التحديات الأساسية في لحام BGA في ضمان محاذاة المكونات الدقيقة ووضعها على ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يجعل الحجم الصغير لكرات اللحام والتخطيط الكثيف لحزمة BGA من الصعب تحقيق تحديد الموضع بدقة. يمكن أن يؤدي الاختلال أثناء عملية التجميع إلى جسور لحام أو وصلات مفتوحة أو ضغط ميكانيكي على العبوة.
لمواجهة هذا التحدي ، يستخدم المصنعون تقنيات متقدمة مثل الفحص البصري الآلي (AOI) والفحص بأشعة X-ray. تستخدم أنظمة AOI الكاميرات وخوارزميات معالجة الصور للتحقق من المحاذاة الصحيحة ووضع مكونات BGA. من ناحية أخرى ، يسمح فحص الأشعة السينية للمصنعين برؤية ما تحت سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور واكتشاف أي اختلال أو عيوب قد لا تكون مرئية للعين المجردة.
ل تطبيق لصق جندى
التحدي الكبير الآخر في لحام BGA هو تحقيق تطبيق معجون لحام دقيق ومتسق. معجون اللحام (http://www.bestpcbs.com/blog/2022/08/why-solder-paste-became-dry-and-how-to-solve-this-problem/) ، خليط من سبيكة اللحام والتدفق ، يتم تطبيقه على منصات PCB قبل وضع عبوة BGA. يمكن أن يؤدي معجون اللحام غير الكافي أو المفرط إلى عيوب اللحام مثل وصلات اللحام غير الكافية أو فراغات اللحام أو تجسير اللحام.
للتغلب على هذا التحدي ، يجب إيلاء اهتمام دقيق لتصميم الاستنسل واختيار الفتحة. يضمن الإستنسل ذو السماكة المناسبة والفتحات ذات الحجم المناسب ترسيب دقيق لمعجون اللحام. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمصنعين استخدام أنظمة فحص لصق اللحام (SPI) للتحقق من جودة واتساق معجون اللحام المطبق. معجون اللحام الذي تستخدمه Best Technology هو معجون اللحام SAC305.
ل التنميط درجة الحرارة
تحديد درجة الحرارة ، أو يمكننا القول الإدارة الحرارية ، من الأهمية بمكان في لحام BGA لضمان إعادة التدفق المناسب لمعجون اللحام. تتضمن عملية إعادة التدفق إخضاع ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى ملف تعريف درجة حرارة يتم التحكم فيه بعناية ، مما يسمح لعجينة اللحام بالذوبان وتشكيل مفصل موثوق به والتصلب. يمكن أن يؤدي التنميط غير الملائم لدرجة الحرارة إلى ترطيب اللحام غير الكافي أو إعادة التدفق غير الكامل أو التلف الحراري للمكونات.
يجب على الشركات المصنعة تحسين إعداد ومعايرة فرن إعادة التدفق لتحقيق ملف درجة الحرارة الصحيح. تساعد تقنيات التنميط الحراري ، مثل استخدام المزدوجات الحرارية وأجهزة تسجيل البيانات ، في مراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها أثناء عملية إعادة التدفق.
ل عملية إعادة التدفق
تمثل عملية إعادة التدفق نفسها تحديات في لحام BGA. يجب التحكم بعناية في منطقة النقع ومعدلات المنحدرات ودرجة حرارة الذروة لمنع الضغط الحراري على المكونات وضمان إعادة تدفق اللحام بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي عدم كفاية التحكم في درجة الحرارة أو معدلات المنحدرات غير المناسبة إلى حدوث عيوب في اللحام مثل التكسير ، أو انفتال المكونات ، أو الفراغات في مفاصل اللحام.
يحتاج المصنعون إلى مراعاة المتطلبات المحددة لحزمة BGA واتباع ملفات تعريف إعادة التدفق الموصى بها المقدمة من موردي المكونات. يعد التبريد المناسب بعد إعادة التدفق ضروريًا أيضًا لمنع الصدمات الحرارية وضمان استقرار مفاصل اللحام.
ل التفتيش ومراقبة الجودة
يعد الفحص ومراقبة الجودة من الجوانب الحاسمة في لحام BGA لضمان موثوقية وأداء مفاصل اللحام. تُستخدم أنظمة الفحص البصري الآلي (AOI) والفحص بالأشعة السينية بشكل شائع لاكتشاف العيوب مثل المحاذاة غير الكافية ، وعدم كفاية ترطيب اللحام ، وجسور اللحام ، أو الفراغات في مفاصل اللحام.
بالإضافة إلى تقنيات الفحص البصري ، قد تقوم بعض الشركات المصنعة بإجراء تحليل المقطع العرضي ، حيث يتم قطع عينة مفصل اللحام وفحصها تحت المجهر. يوفر هذا التحليل معلومات قيمة حول جودة مفصل اللحام ، مثل ترطيب اللحام ، أو تكوين الفراغ ، أو وجود مركبات بين المعادن.
يمثل لحام BGA تحديات فريدة في تصنيع الإلكترونيات ، تتعلق في المقام الأول بعوامل مختلفة. من خلال مواجهة هذه التحديات بشكل فعال ، يمكن للمصنعين ضمان موثوقية وأداء مفاصل اللحام BGA ، والمساهمة في إنتاج أجهزة إلكترونية عالية الجودة.