لحیم کاری BGA (Ball Grid Array) یک روش پرکاربرد در صنعت تولید الکترونیک برای نصب مدارهای مجتمع بر روی بردهای مدار چاپی (PCB) است. این روش اتصال فشرده تر و قابل اطمینان تری را در مقایسه با تکنولوژی نصب سنتی از طریق سوراخ یا سطح فراهم می کند. با این حال، پیچیدگی لحیم کاری BGA موانع مختلفی را در طول فرآیند تولید ایجاد می کند. در اینجا، چالشهای پیش روی لحیم کاری BGA را بررسی خواهیم کرد و در مورد استراتژیهای موثر برای رسیدگی به آنها بحث خواهیم کرد.
لحیم کاری BGA چیست؟
لحیم کاری BGA تکنیکی است که شامل اتصال بسته های مدار مجتمع به PCB با استفاده از آرایه ای از توپ های لحیم کاری است. این توپ های لحیم کاری بسته به مقررات زیست محیطی و الزامات خاص، معمولاً از آلیاژهای مبتنی بر سرب یا بدون سرب ساخته می شوند. بسته BGA از یک بستر تشکیل شده است که به عنوان یک حامل برای مدار مجتمع عمل می کند و توپ های لحیم کاری که اتصالات الکتریکی و مکانیکی بین بسته و PCB را تشکیل می دهند.
اهمیت لحیم کاری BGA در تولید لوازم الکترونیکی
لحیم کاری BGA نقش مهمی در ساخت دستگاه های الکترونیکی مختلف مانند رایانه ها، گوشی های هوشمند و کنسول های بازی دارد. افزایش تقاضا برای وسایل الکترونیکی کوچکتر و قدرتمندتر باعث پذیرش بسته های BGA شده است. اندازه جمع و جور و چگالی پین بالا آنها را برای کاربردهای پیشرفته که فضا محدود است مناسب می کند.
چالش های پیش روی در لحیم کاری BGA
ل تراز و قرار دادن اجزا
یکی از چالش های اصلی در لحیم کاری BGA، اطمینان از تراز دقیق قطعات و قرار دادن آن بر روی PCB است. اندازه کوچک توپ های لحیم کاری و چیدمان متراکم بسته BGA، دستیابی به موقعیت دقیق را دشوار می کند. ناهماهنگی در طول فرآیند مونتاژ می تواند منجر به پل های لحیم کاری، اتصالات باز یا فشار مکانیکی روی بسته شود.
برای مقابله با این چالش، سازندگان از فناوری های پیشرفته ای مانند بازرسی نوری خودکار (AOI) و بازرسی اشعه ایکس استفاده می کنند. سیستمهای AOI از دوربینها و الگوریتمهای پردازش تصویر برای تأیید تراز و قرارگیری صحیح اجزای BGA استفاده میکنند. از سوی دیگر، بازرسی اشعه ایکس به سازندگان اجازه می دهد تا زیر سطح PCB را ببینند و هرگونه ناهماهنگی یا نقصی را که ممکن است با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نباشد، تشخیص دهند.
ل کاربرد خمیر لحیم کاری
یکی دیگر از چالش های مهم در لحیم کاری BGA، دستیابی به کاربرد دقیق و ثابت خمیر لحیم کاری است. خمیر لحیم کاری (http://www.bestpcbs.com/blog/2022/08/why-solder-paste-became-dry-and-how-to-solve-this-problem/) مخلوطی از آلیاژ لحیم کاری و فلاکس ، قبل از قرار دادن بسته BGA روی پدهای PCB اعمال می شود. خمیر لحیم ناکافی یا بیش از حد می تواند منجر به عیوب لحیم کاری مانند اتصالات لحیم ناکافی، فضای خالی لحیم کاری یا پل زدن لحیم شود.
برای غلبه بر این چالش، باید توجه دقیقی به طراحی شابلون و انتخاب دیافراگم شود. شابلون هایی با ضخامت مناسب و دیافراگم با اندازه مناسب، رسوب دقیق خمیر لحیم کاری را تضمین می کنند. علاوه بر این، تولیدکنندگان می توانند از سیستم های بازرسی خمیر لحیم کاری (SPI) برای تأیید کیفیت و سازگاری خمیر لحیم کاری استفاده شده استفاده کنند. خمیر لحیم کاری که Best Technology استفاده می کند خمیر لحیم SAC305 است.
ل پروفایل دما
پروفیل دما، یا می توان گفت مدیریت حرارتی، در لحیم کاری BGA برای اطمینان از جریان مجدد خمیر لحیم کاری بسیار مهم است. فرآیند جریان مجدد شامل قرار دادن PCB در یک مشخصات دمایی با دقت کنترل شده است که به خمیر لحیم اجازه می دهد ذوب شود، یک اتصال قابل اعتماد تشکیل دهد و جامد شود. مشخصات دمایی نامناسب می تواند منجر به خیس شدن ناکافی لحیم کاری، جریان مجدد ناقص یا آسیب حرارتی قطعات شود.
تولیدکنندگان باید تنظیم و کالیبراسیون اجاقهای جریان مجدد را برای دستیابی به مشخصات دمایی صحیح بهینه کنند. تکنیکهای پروفایل حرارتی، مانند استفاده از ترموکوپلها و ثبتکنندههای داده، به نظارت و کنترل دما در طول فرآیند جریان مجدد کمک میکنند.
ل فرآیند جریان مجدد
فرآیند جریان مجدد خود چالش هایی را در لحیم کاری BGA ایجاد می کند. منطقه خیساندن، میزان سطح شیب دار و دمای پیک باید به دقت کنترل شوند تا از تنش حرارتی روی قطعات جلوگیری شود و از جریان مجدد لحیم کاری اطمینان حاصل شود. کنترل نامناسب دما یا نرخ های شیب دار نامناسب می تواند منجر به عیوب لحیم کاری مانند سنگ قبر، تاب برداشتن اجزا یا فضای خالی در اتصالات لحیم شود.
تولیدکنندگان باید الزامات خاص بسته BGA را در نظر بگیرند و از پروفایلهای پیشنهادی جریان مجدد ارائه شده توسط تامینکنندگان قطعات پیروی کنند. خنک سازی مناسب پس از جریان مجدد نیز برای جلوگیری از شوک حرارتی و اطمینان از پایداری اتصالات لحیم کاری ضروری است.
ل بازرسی و کنترل کیفیت
بازرسی و کنترل کیفیت جنبه های مهم لحیم کاری BGA برای اطمینان از قابلیت اطمینان و عملکرد اتصالات لحیم کاری است. سیستمهای بازرسی نوری خودکار (AOI) و بازرسی اشعه ایکس معمولاً برای تشخیص عیوب مانند ناهماهنگی، خیس شدن ناکافی لحیم کاری، پل زدن لحیم یا فضای خالی در اتصالات لحیم کاری استفاده میشوند.
علاوه بر تکنیک های بازرسی بصری، برخی از سازندگان ممکن است تجزیه و تحلیل مقطعی را انجام دهند، جایی که یک اتصال لحیم کاری نمونه بریده شده و زیر میکروسکوپ بررسی می شود. این تجزیه و تحلیل اطلاعات ارزشمندی در مورد کیفیت اتصال لحیم کاری، مانند خیس شدن لحیم کاری، تشکیل فضای خالی یا وجود ترکیبات بین فلزی ارائه می دهد.
لحیم کاری BGA چالش های منحصر به فردی را در تولید لوازم الکترونیکی ارائه می دهد که در درجه اول به عوامل مختلف مربوط می شود. با پرداختن به این چالش ها به طور موثر، تولیدکنندگان می توانند از قابلیت اطمینان و عملکرد اتصالات لحیم کاری BGA اطمینان حاصل کنند و به تولید دستگاه های الکترونیکی با کیفیت بالا کمک کنند.