* Під реболлінгом (іноді пишеться як реболінг, ребулінг, ребойлінг) розуміється повний комплекс заходів по заміні, перепайці мікросхем в BGA корпусі: зняття чіпсета, відновлення матриці кульових виводів або створення таких на новій мікросхемі і установка її на плату.
Технологію Robotic Hot Solder Dip (RHSD) – автоматизований процес занурення в гарячий припій – можна використовувати для переробки BGA-компонентів і перетворення їх із безсвинцевих на свинцеві або навпаки, а також під час операцій повторного оброблення.
Реболлінг компонентів BGA
Щоб відповідати вимогам різних військових або інших високонадійних застосувань, деякі BGA-компоненти потребують перетворення безсвинцевого покриття на основі SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5) на олов’яно-свинцеве (Sn63Pb37). Першим кроком у процесі перетворення є видалення оригінальних безсвинцевих кульок, що оголює контактні площадки компонентів (прикладом системи, розробленої для лудіння компонентів BGA, є Hentec/RPS Odyssey). Процес видалення кульки супроводжується ручним або автоматичним повторним встановленням кульки, що складається з етапів флюсу, вирівнювання та приєднання нових замінних кульок зі сплаву припою, їх оплавлення, перевірки, промивання та повторного пакування.
Видалення кульок BGA найкраще виконувати за допомогою автоматизованої машини для занурення в гарячий припій (RHSD), оснащеної хвилею динамічного паяння та припоєм Sn63Pb37. Автоматизовані апарати для гарячого паяння доступні з однією або подвійною хвилею припою. Процес видалення однією хвилею кульки є достатнім за умови, що хвиля припою застосована достатньо сильно, щоб повністю видалити оригінальні кульки припою SAC. Зазвичай не рекомендується використовувати пайку подвійною хвилею для видалення кульок BGA, оскільки додатковий термічний цикл може мати негативний вплив на сам компонент BGA, а залишки срібла чи міді з оригінальних кульок SAC305 присутні в слідових кількостях. Незважаючи на те, що переважна частина SAC305 складається в основному з олова, слід проводити рутинний аналіз тигля, щоб переконатися, що рівень забруднення сріблом залишається нижче максимально допустимого рівня 0,10% згідно з вимогами стандарту J-STD-001, а рівень забруднення міддю залишається нижче 0,02%. Єдине занепокоєння полягає в тому, що якщо сплав у ємності для зачистки забрудниться безсвинцевим припоєм, припій, що залишився, також потенційно може забруднитися.
Малюнок 1: Компонент BGA до (ліворуч) та під час процесу видалення кульок припою (праворуч).
Існують різні способи прикріплення кульки припою під час реболлінгу BGA та інших компонентів матриці, таких як LGA та QFN, включаючи нанесення паяльної пасти або використання липкого флюсу та кульок припою. Послуги лазерного реболлінгу компонентів BGA доступні для пристроїв BGA з кроком від 0,4 мм. Кількість кульок, крок пристрою, діаметр кульки, сплав припою та розмір корпусу є факторами, які впливають на те, який метод підходить для конкретного застосування. Використання в’язкого флюсу є найпоширенішим підходом, оскільки мінливість об’єму паяльної пасти сприятиме мінливості кінцевого об’єму кульок, що може призвести до утворення порожнеч у результаті введення в кульки летких речовин флюсу.
Малюнок 2. Реболінг BGA за допомогою спеціального кріплення (ліворуч) і лазерний реболінг BGA без кріплення з кроком 0,4 мм (праворуч)
Після етапів видалення та реболлінгу кульок слід провести перевірку, включаючи вимірювання висоти Z кульок припою відносно нижньої поверхні компонента, перевірку компланарності пристрою, можливу відсутність деяких кульок, їх об’єм, можливе коротке замикання між сусідніми кульками припою та будь-які залишки сторонніх предметів.
Лудіння виводів
Основною причиною лудіння виводів є:
- полегшення видалення золота для усунення ризику крихкості припою
- зменшення росту олов’яних вусів
- перетворення компонентів для програм, сумісних із RoHS.
Процес лудіння виводів створює однорідний інтерметалічний шар з основним металом виводів, тим самим підвищуючи здатність до пайки та покращуючи надійність системи.
Усі типи компонентів THT – аксіальні, радіальні, DIP або SIP – можна успішно лудити за допомогою системи лудіння головних компонентів Hentec/RPS Odyssey. Компоненти для поверхневого монтажу, які мають безконтактні штифти або контактні площадки, наприклад компоненти в корпусі мікросхем, SOT, SOIC, LCC або PLCC, можна лудити за допомогою техніки перетягування припою. У багатьох випадках під час автоматичного лудіння компонентів для поверхневого монтажу може знадобитися використання пристосувань для підтримки паралельної роботи. Багатосторонні компоненти, такі як пристрої з плоскою упаковкою (FP) і квадроплоскою упаковкою (QFP), мають дуже делікатні контакти, які можна легко пошкодити. Зазвичай їх повторно лудять за допомогою бічної хвилі, при цьому компоненти утримуються на місці за допомогою багатоосьового механізму.
Малюнок 3. Компонент QFP під час повторного лудіння (ліворуч) і QFP, що утримується за допомогою вакуумної насадки (праворуч).
Основна проблема під час лудіння компонентів поверхневого монтажу з дрібним кроком, таких як QFP і QFN, полягає в тому, щоб усі штирі залишалися в одній площині, уникаючи перемичок. Компоненти QFP із розмірами від 6×6 мм до 50×50 мм із відстанню між штифтами 0,012 дюйма можна лудити, досягаючи результатів без мостів. Компланарність компонента, а також товщину припою, утвореного процесом лудіння, можна перевірити за допомогою рентгенівського флуоресцентного (XRF) тестування.
Після автоматизованого процесу гарячого паяння всі луджені/оброблені дробеструйною обробкою компоненти слід промити в системі очищення з використанням відповідного розчинника або водного мийного засобу, щоб видалити будь-які залишкі флюсу, і обпалити, щоб отримати відповідний вміст вологи в компонентах MSL. Після цього слід провести випробування на паяність відповідно до J-STD-002.
Ультразвукове очищення слід використовувати з обережністю, оскільки напівпровідники можуть бути пошкоджені кавітацією внаслідок певної частоти, яка використовується в деяких ультразвукових очищувачах, які не призначені для очищення електронних компонентів (наприклад, призначені для очищення невеликих механічних частин). Якщо використовується ультразвуковий очищувач, це має бути машина постійно змінної частоти (CVF), розроблена спеціально для очищення електроніки.
Висновки
Автоматизована обробка зануренням у гарячий припій є важливим протоколом для мінімізації несприятливих наслідків крихкості золота, утворення олов’яних вусів, перепрофілювання пристрою з кульковою сіткою та перетворення олов’яно-свинцевих і безсвинцевих електронних компонентів для високонадійних і критично важливих додатків. Використання автоматизованого обладнання для обробки гарячим припоєм зануренням стає все більш ефективним в оборонній, аерокосмічній, медичній, телекомунікаційній та автомобільній промисловості.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнуть
Твитнуть