Trois mots. Froid. Affamés. Morts.
Et maintenant, la partie la plus moche : J'ai vu des équipes intelligentes courir après une “mauvaise pâte” pendant deux semaines consécutives alors que le véritable coupable se trouvait dans la recette du four - une modification de zone d'apparence innocente qui a créé un écart de température de 15-25°C sur le panneau, de sorte qu'un coin de BGA n'a jamais atteint une fenêtre de mouillage stable même si le journal indiquait que le profil était “réussi”. Vous voulez deviner quel est le coin que les retours de terrain ont le plus aimé ?
Et oui, pourquoi toujours apparaissent chez le “seul client qui passe tout aux rayons X” ?
Ce à quoi ressemble réellement la “déplétion de la soudure BGA” sur une ligne réelle
L'épuisement de la soudure des BGA signifie que le joint se retrouve avec moins de soudure utilisable que ce que le processus supposait, La bille ne peut donc pas s'effondrer, se regrouper et mouiller le tampon sur l'ensemble du réseau. Il ne s'agit pas toujours d'une ouverture propre. Il s'agit souvent d'un problème plus grave :
- ouvertures intermittentes après un cycle thermique
- flirt tête dans l'oreiller (semble connecté, ne l'est pas)
- la boule de bord s'ouvre (la rangée extérieure s'ouvre en premier)
- effondrement inégal sur l'ensemble du réseau (un côté enfoncé, l'autre “haut”)
Les gens l'appellent différemment...Affaiblissement de la soudure des BGA, épuisement des billes de soudure, “Le mystère s'ouvre après la refusion”. Même douleur. Des jurons différents.
L'ombre est le voleur silencieux (et il ne se préoccupe pas de votre SOP)
Il y a ombrage lorsque les grandes masses thermiques ou les pièces hautes bloquent le transfert de chaleur de sorte qu'une zone locale chauffe plus lentement que le reste de l'assemblage. Dans la refusion par convection, ce phénomène est moins spectaculaire que l'IR, mais il se manifeste toujours sous la forme de poches froides, en particulier sur les cartes à technologie mixte : blindages, connecteurs, dissipateurs thermiques, inducteurs volumineux, boîtes métalliques, électrolytiques de grande taille.
Voici ce que fait le shadowing dans la pratique :
- Le timing d'activation du flux devient bizarre (certaines pâtes s'activent, d'autres traînent).
- Les matières volatiles ne s'évaporent pas uniformément (éclaboussures, éboulements ou “patinage” de la pâte).
- Le mouillage commence d'abord du côté chaud, et le côté froid arrive tardivement.
- Les billes BGA ne s'écrasent pas uniformément, ce qui fait que vous “perdez” de la soudure efficace là où vous en aviez le plus besoin.
Et si vous le retravaillez ? Vous pouvez aggraver la situation. Une étude en accès libre de 2024 sur la refusion répétée montre comment le comportement de l'effondrement des billes de soudure BGA change avec les cycles de refusion répétés - traduction : l'habitude de “refusionner à nouveau” n'est pas gratuite. (PMC)
La dure vérité : la plupart des cas d“”épuisement" sont des échecs cuisants.
Je ne vois presque jamais de pistolet fumant. Il s'agit généralement d'un carambolage :
L'impression est légèrement maigre + la zone d'ombre est légèrement froide + la planche se déforme juste assez + l'inspection ne regarde pas sous le BGA.
L'articulation se forme donc... à peine. Il est expédié. Puis les variations de température, les vibrations ou le temps finissent le travail.
C'est pourquoi j'incite les équipes à traiter l'épuisement des soudures des BGA comme un problème de sécurité. problème de système, Il ne s'agit pas d'un “problème de pâte” ou d'un “problème de four”.”
Si vous voulez avoir une vue d'ensemble du système, commencez par les bases de la conception des lignes et des boucles de contrôle, en particulier si vous construisez ou agrandissez des lignes. Nous avons intégré cette réflexion dans notre solutions clés en main pour les lignes SMT parce que le défaut ne réside pas dans une seule machine. Il vit dans les interstices entre les machines.
Où l'ombre se faufile (les modèles que je continue à voir)
1) Panneaux mixtes de masse thermique avec profilage paresseux
Le profilage “une planche, une voie, au centre du panneau” est la façon de se mettre dans l'embarras.
L'ombrage est positionnel. Il tient compte des flux d'air, des rails de transport, des effets de bord de panneau et du voisinage exact du BGA.
Si vous n'utilisez pas de véritable profileur thermique de refusion avec des thermocouples placés sur le ombragé du côté de la zone BGA, vous devinez.
2) Recettes de four optimisées pour le débit et non pour la marge de mouillage
Oui, vous pouvez courir plus vite. Non, vous ne pouvez pas courir plus vite et conserver la même marge de mouillage sur un panneau de masse élevée sans compenser ailleurs.
La température maximale et le temps au-dessus du liquidus (TAL) ne sont pas des éléments “intéressants”. Ce sont des conditions limites. Même les documents d'orientation des fournisseurs pour le profilage de la refusion insistent sur le fait qu'il faut rester dans les limites du profil pour assurer la fiabilité de l'emballage. (ww1.microchip.com)
3) L“”épuisement" qui est en réalité le volume de pâte + l'ombrage
Si le volume de pâte est faible, le shadowing transforme “faible” en “insuffisant”.”
C'est ici que Données SPI cesse d'être de la paperasse et devient une arme. Une arme Système d'inspection SMT (SPI avant le placement + échantillonnage par rayons X après la refonte) permet de détecter rapidement les modèles de famine.
4) Culture de retravail qui fait cuire le même BGA deux (ou trois) fois.
Chaque cycle de refusion supplémentaire déplace le risque. Les tampons s'oxydent, les résidus de flux changent de comportement, les billes s'effondrent différemment et votre marge se réduit. Le travail de refusion répété de 2024 sur l'effondrement des BGA est une façon académique polie de dire : “arrêtez de traiter la refusion supplémentaire comme un essai gratuit”. (PMC)
Carte de diagnostic rapide (à utiliser avant d'accuser la pâte)
| Symptôme à la radiographie / au test | Cause première probable | Ce qu'il faut mesurer en premier | Action corrective la plus rapide |
|---|---|---|---|
| Ouvertures groupées sur un bord / coin du BGA | Reflow shadowing (point froid local) | TC sur le côté ombragé, ΔT sur l'ensemble du panneau | Ajuster la recette de la zone / le débit d'air, reprofiler l'emplacement le plus défavorable |
| Ouvertures aléatoires sur l'ensemble du réseau, faible effondrement dans l'ensemble | Volume de pâte faible + TAL insuffisant | Volume SPI %, TAL secondes, crête | Réparer l'impression (ouvertures, racle), puis élargir la fenêtre de refusion |
| Bon fonctionnement électrique à l'ICT, défaillance après un cycle de température | Mouillage marginal, intermétallique faible | Rayons X + échantillonnage des coupes transversales, répétabilité des profils | Augmentation de l'uniformité du trempage, resserrement du ΔT, réduction des boucles de reprise |
| Ponts du côté chaud, ouvertures du côté froid | Gradient de température à travers le BGA | Profilage multipoint (des deux côtés) | Équilibrer le chauffage par le haut/par le bas, le réglage du flux d'air, la vitesse du convoyeur |
| “Corrigé” après un nouveau reflux, puis retour à la normale | Fragilité induite par le travail | Compter les cycles de refusion, suivre l'historique des retouches | Améliorer le profil du premier passage ; limiter les tentatives de refusion ; contrôler les reprises de balle/travail |
| Ne se produit que lorsque la densité de la carte change | Sensibilité de l'écoulement de l'air | Profil avec chargement maximal (convoyeur complet) | Verrouiller la recette à l'état de chargement ; définir les familles de recettes |
Pourquoi il s'agit d'une question de sécurité, et pas seulement d'une question de rendement
Si vous pensez que je dramatise, les régulateurs ne sont pas d'accord avec vous.
Dans un rapport Part 573 datant d'octobre 2023, la NHTSA fait état d'un rappel dans le cadre duquel un joint de soudure manquant sur un connecteur de circuit imprimé pourrait entraîner un fonctionnement intermittent ou nul du chauffage du liquide de refroidissement de l'habitacle, ce qui aurait un impact sur la capacité de dégivrage/désembuage. C'est un simple joint de soudure qui se transforme en problème de sécurité pour le véhicule. (static.nhtsa.gov)
Dans un autre document de rappel de la NHTSA lié aux défaillances des caméras de recul, le problème est décrit comme suit joints de soudure insuffisants sur un circuit imprimé d'appareil photo qui peut se détériorer avec le temps - encore une fois, l'intégrité de la soudure est directement liée à la conformité et à la performance en matière de sécurité. (static.nhtsa.gov)
Ainsi, lorsque quelqu'un vous dit “c'est juste un petit manque de soudure”, je ne hoche plus la tête. Je demande ce qui se passe après 18 mois sur le terrain.
Les solutions qui fonctionnent réellement (et celles qui vous font perdre votre temps)
Des correctifs auxquels je fais confiance
- Profil du cas le plus défavorable, et non de la moyenne. Thermocouples du côté ombré. Condition de pleine charge. Emplacements multiples de la carte.
- Contrôle ΔT dans le voisinage du BGA. Vous n'avez pas besoin de perfection. Vous avez besoin de répétabilité.
- Utiliser des seuils SPI correspondant au risque BGA. Ne laissez pas passer les “jolies” impressions si le volume est faible.
- Familles de recettes par classe thermique du tableau. Une recette de four universelle est un fantasme.
- Limite les tentatives de refusion en aveugle. Si le produit a échoué une fois, il faut en trouver la raison. Ne le refaites pas en espérant.
Si vous devez renforcer la discipline des processus, une formation formelle est plus utile qu'un autre argument dans l'atelier. C'est pourquoi nous poussons la formation et l'assistance après-vente dans le cadre de l'ensemble des processus - parce que le modèle de défaut réapparaît généralement lors du changement d'équipe.
Fixations auxquelles je ne fais pas confiance (seules)
- “Changez de fournisseur de pâte”. (Parfois valable, généralement une distraction).
- “Ajouter un pic supplémentaire”. (Félicitations, vous venez de créer un risque de déformation et d'annulation).
- “Tout ralentir”. (Le débit disparaît, la cause première demeure).
- “AOI l'attrapera”. (L'AOI ne voit pas sous les BGA, vous le savez déjà).
Impression + refonte : ne plus les traiter comme des étrangers
L'appauvrissement de la soudure des BGA est l'endroit où l'impression et la refusion se rencontrent mal.
Si votre processus d'impression est bancal, commencez par renforcer les fondamentaux et les capacités de l'imprimante. Si vous sélectionnez ou mettez à niveau votre équipement, prenez au sérieux l'ensemble de l'écosystème de l'impression - crayon, outillage de support, manipulation de la pâte et répétabilité - car c'est de l'imprimante que naît la famine. Notre vue d'ensemble des Imprimante de pâte à braser constituent un bon point de départ pour cette conversation.
Validez ensuite le côté four avec un équipement capable de maintenir la stabilité du profil à travers le mélange de produits. Si vous examinez les options de fours, c'est ici que le bon four peut être utilisé. fours de refusion la discipline en matière de configuration et d'entretien est plus importante que la fidélité à la marque.
FAQ
Qu'est-ce que l'appauvrissement de la soudure des BGA ?
L'épuisement de la soudure des BGA est une situation dans laquelle un joint BGA se forme avec une soudure moins efficace que celle prévue par le processus, souvent en raison d'un chauffage inégal, d'un volume de pâte insuffisant ou d'un mouvement de la soudure pendant la refusion, ce qui laisse des parties du réseau insuffisamment mouillées et mécaniquement faibles, même lorsque l'assemblage semble normal vu de dessus. Dans la pratique, cela se traduit par un affaissement inégal, des ouvertures sur les bords ou des défaillances intermittentes après un stress thermique, en particulier lorsque l'ombrage crée des zones froides.
Quelle est la cause de l'appauvrissement de la soudure des BGA pendant la refusion ?
L'appauvrissement de la brasure des BGA pendant la refusion est généralement causé par une inadéquation entre le volume de pâte, le moment de l'activation du flux et le profil thermique, où l'ombre des composants de grande masse ou de grande taille crée des points froids locaux qui retardent le mouillage et réduisent l'effondrement uniforme des billes de brasure sur l'ensemble de la matrice. Si le SPI indique un volume limite et que le profilage indique un ΔT dans le voisinage du BGA, vous avez trouvé votre paire habituelle.
Qu'est-ce que l'effet d'ombre du BGA ?
L'effet d'ombre du BGA est une réduction localisée de la vitesse de chauffage et de la température maximale près d'un site BGA parce que les composants, les écrans ou les dissipateurs de chaleur à proximité perturbent la convection ou le transfert de chaleur radiatif, créant une région plus froide qui est en retard par rapport au reste de la carte pendant le trempage et la refusion. Ce décalage modifie le comportement du flux et le temps de mouillage, ce qui explique les ouvertures unilatérales ou en coin.
Comment prévenir l'appauvrissement de la soudure des BGA ?
Pour éviter l'épuisement de la soudure des BGA, il faut créer une marge de processus suffisante pour que chaque bille BGA atteigne une fenêtre de mouillage stable, ce qui nécessite de contrôler le volume de pâte à braser (limites SPI), de minimiser les gradients thermiques avec le profilage du cas le plus défavorable et d'utiliser des recettes de four adaptées à la classe thermique de la carte plutôt qu'une configuration unique. Commencez par contrôler le volume de pâte, puis profilez la face ombrée dans des conditions de charge maximale.
Comment remédier au manque de soudure des BGA une fois qu'il s'est produit ?
Pour remédier au manque de soudure des BGA, il faut rétablir la formation complète des joints sur l'ensemble de la matrice en s'attaquant à la cause première (volume d'impression et profil de refusion), puis en retravaillant les assemblages concernés à l'aide de méthodes contrôlées, car la refusion aveugle répétée peut modifier le comportement de l'effondrement et réduire la marge de fiabilité au fil du temps. (PMC) Si l'échec est dû à l'ombre, une correction du profil et une reprise contrôlée (et non une “deuxième cuisson rapide”) sont les solutions les plus sûres.
Comment puis-je détecter l'appauvrissement de la pâte à braser sous un BGA avant la refusion ?
Pour détecter l'épuisement de la pâte à braser sous un BGA avant la refusion, il faut mesurer le volume et la surface du dépôt de pâte avec SPI par rapport à des seuils qui reflètent le risque du BGA, car les contrôles visuels et l'AOI ne permettent pas d'évaluer de manière fiable la masse de pâte nécessaire pour assurer l'effondrement uniforme des billes pendant la refusion. Si vous n'avez pas de SPI, vous volez effectivement à l'aveuglette sur le déclencheur de famine le plus courant.
Conclusion
Si vous constatez un appauvrissement de la soudure BGA qui “se déplace” en fonction de la position du panneau ou de la gamme de produits, je parierais que c'est l'effet d'ombre et une pâte fine qui sont en cause, et non pas la malchance. Faites-nous part de la classe thermique de votre carte, du pas (0,4/0,5/0,8 mm), de l'alliage (SAC305 ou similaire) et de vos objectifs actuels en matière de profil, et nous vous dirons ce qu'il faut mesurer en premier. Utiliser notre page de contact et inclure un cliché radiographique ainsi que le dernier passage du profileur.
