توسط تیم مهندسی SMT و کیفیت APTPCB · به‌روزرسانی 28 ژوئن 2026 · استانداردها: IPC-7095، IPC-A-610، J-STD-001، J-STD-033، IPC-9252.
بیشتر مقالات مربوط به حفره‌های BGA به‌درستی به محدودیت 25% در IPC اشاره می‌کنند. اما تقریباً هیچ‌کدام به سه عاملی که واقعاً تعیین می‌کنند محصول شما در قابلیت اطمینان میدانی قبول می‌شود یا رد خواهد شد، نمی‌پردازند: محل حفره (مرکز، فصل مشترک یا صفحه‌ای)، محدودیت‌های تشخیص Head-in-Pillow توسط X-Ray دوبعدی و داده‌های SPI بالادستی که قبل از ریفلو نتیجه X-Ray را پیش‌بینی می‌کنند. این راهنما هر سه مورد را پوشش می‌دهد.
نکات کلیدی
- کلاس 2 و کلاس 3 IPC هر دو از محدودیت 25% برای مجموع سطح حفره استفاده می‌کنند — اما معادل نیستند. کلاس 3 الزامات مستندسازی بیشتری دارد و معمولاً محدودیت‌های اختصاصی OEM برای حفره‌های فصل مشترک دارد (که IPC-A-610 به‌تنهایی آن‌ها را بر اساس درصد ممنوع نمی‌کند).
- X-Ray دوبعدی از بالا نمی‌تواند Head-in-Pillow را به‌طور قابل اعتماد تشخیص دهد. توپ لحیم و خمیر لحیم در محور Z روی هم قرار می‌گیرند؛ حتی زمانی که به دلیل یک لایه اکسیدی از هم جدا هستند، به‌صورت متصل دیده می‌شوند. برای تشخیص باید از X-Ray زاویه‌ای (45–70°) یا لامینوگرافی سه‌بعدی استفاده شود — با این حال بیشتر خطوط تولید فقط از AXI دوبعدی استفاده می‌کنند.
- محل حفره بیشتر از مساحت آن روی نتیجه ارزیابی تأثیر دارد. یک حفره مرکزی 20% در توپ BGA معمولاً بی‌خطر است. یک حفره 5% در فصل مشترک (روی سطح پد) محل شروع ترک است و بدون توجه به درصد مساحت، دلیل رد قطعه محسوب می‌شود — این تفاوت در بیشتر راهنماهای منتشرشده وجود ندارد.
- ریفلو با نیتروژن به‌صورت قابل اندازه‌گیری تشکیل حفره را کاهش می‌دهد و کمتر از مقدار لازم استفاده می‌شود. داده‌های منتشرشده نشان می‌دهند در اتمسفر N₂ نسبت به هوا کاهش مطلق 5–15% در حفره‌ها ایجاد می‌شود. برای محصولات با قابلیت اطمینان بالا که ریفلو خلأ توجیه اقتصادی ندارد، ریفلو N₂ گزینه میانی مقرون‌به‌صرفه است.
- SPI (بازرسی خمیر لحیم) اولین پیش‌بینی‌کننده X-Ray است. گرفتگی دهانه شابلون و حجم خمیر کمتر از 80% مقدار اسمی، دو شاخص اصلی ایجاد حفره و عیوب HiP هستند — هر دو قبل از جایگذاری و نه بعد از ریفلو قابل مشاهده هستند.
آنچه IPC واقعاً نیاز دارد — و مواردی که به قراردادهای OEM واگذار می‌کند
| استاندارد | محدودیت سطح حفره (یک توپ) | طبقه‌بندی HiP | توضیحات |
|---|---|---|---|
| IPC-A-610 Class 2 | ≤ 25% از مقطع توپ | شاخص فرآیند — باید بررسی شود | متن IPC: «شاخص فرآیند»؛ عبارت «رد شود» ذکر نشده است |
| IPC-A-610 Class 3 | ≤ 25% از مقطع توپ | شاخص فرآیند — نیازمند مستندسازی بیشتر | همان درصد؛ تفاوت در سوابق فرآیند و الزامات OEM است |
| IPC-7095 (راهنمای فرآیند BGA) | به محدودیت‌های IPC-A-610 ارجاع می‌دهد | HiP ناشی از تابیدگی را به‌عنوان علت ریشه‌ای جداگانه معرفی می‌کند | راهنمای طراحی و مونتاژ است، نه استاندارد قبولی/ردی |
| اختصاصی مشتری (خودرو، هوافضا) | اغلب ≤ 10–15% برای توپ‌های سیگنال | رد — تحمل صفر | قراردادی است؛ در IPC وجود ندارد. باید در دستورالعمل‌های کاری ثبت شود |
| پد حرارتی (QFN/LGA) | در برخی مشخصات مشتری تا 50% | نامربوط | پدهای حرارتی بزرگ فیزیک متفاوتی در قابلیت اطمینان حفره دارند |
شکافی که بیشتر مهندسان از دست می‌دهند: IPC-A-610، HiP را «شاخص فرآیند» می‌نامد — نه یک رد خودکار. در عمل، هر OEM مسئول هر HiP تأییدشده را رد می‌کند، زیرا HiP یعنی هیچ اتصال متالورژیکی تشکیل نشده است. اگر دستورالعمل کاری شما نوشته باشد «شاخص فرآیند، مستندسازی و ادامه کار»، این با هدف تولید کلاس 3 همخوانی ندارد.
انواع حفره: همه حفره‌ها یکسان نیستند
قانون 25% برای مجموع سطح حفره اعمال می‌شود، اما محل حفره حالت خرابی و اهمیت آن را تعیین می‌کند.
| نوع حفره | محل | نشانه در X-Ray | اهمیت | علت ریشه‌ای احتمالی |
|---|---|---|---|---|
| حفره ماکرو | مرکز تا میانه توپ | ناحیه دایره‌ای تیره در داخل توپ | کم تا متوسط — کاهش هدایت حرارتی | گیر افتادن مواد فرار فلاکس هنگام انجماد لحیم از داخل به بیرون |
| حفره انقباضی | مرکز توپ (کوچک و نامنظم) | نقطه تیره کوچک با مرز نامنظم | کم — اثر انقباض هنگام انجماد | نرخ سرد شدن بالا؛ ترکیب آلیاژ لحیم |
| میکروحفره صفحه‌ای / حفره شامپاینی | در لایه ترکیب بین‌فلزی (IMC) | نقاط ریز متعدد در فصل مشترک پد | زیاد — ایجاد صفحه شکست؛ خرابی ترد | آلودگی آبکاری؛ مشکلات شیمی سطح پد |
| حفره فصل مشترک | فصل مشترک توپ-پد یا توپ-قطعه | نوار یا قوس تیره در مرز پد | زیاد — محل شروع ترک؛ رد بدون توجه به درصد | اکسید شدن پد؛ فعالیت ناکافی فلاکس؛ «پد سیاه» ENIG |
| سوراخ دمشی / پاپ‌کورن | هر مکان — شکل نامنظم و انفجاری | ناحیه تیره نامتقارن و نامنظم | بحرانی — لایه‌لایه شدن قطعه | رطوبت داخل پکیج BGA؛ عبور از سطح حساسیت رطوبتی MSL |
| Head-in-Pillow | جدایش عمودی بین توپ و خمیر | شکل آدم‌برفی در زاویه؛ از بالا طبیعی دیده می‌شود | بحرانی — بدون اتصال؛ بازشدگی متناوب | تابیدگی BGA یا PCB که توپ را در ریفلو از خمیر جدا می‌کند |
Head-in-Pillow: چرا X-Ray دوبعدی آن را از دست می‌دهد و چه باید کرد
مشکل تشخیص
در تصویر X-Ray عبوری دوبعدی از بالا، توپ لحیم بالای رسوب خمیر لحیم قرار دارد. هر دو آلیاژ چگال هستند و هر دو پرتو X-Ray را متوقف می‌کنند. از بالا، حتی وقتی به دلیل وجود اکسید یا سطح بدون ترشوندگی از هم جدا باشند، مانند یک جرم متراکم دیده می‌شوند.
تصویر دوبعدی نمی‌تواند جدایش عمودی را تفکیک کند. اتصال HiP در نمای بالا کاملاً مشابه یک اتصال سالم دیده می‌شود.
روش‌های مؤثر
| روش | تشخیص HiP | تشخیص حفره | تأثیر هزینه/ظرفیت |
|---|---|---|---|
| 2D AXI (از بالا) | ❌ غیرقابل اعتماد | ✅ مناسب برای حفره‌های ماکرو | پایه — سریع‌ترین |
| 2.5D / X-Ray زاویه‌ای (45–70°) | ✅ خوب — شکل آدم‌برفی را نشان می‌دهد | ✅ خوب | افزایش 15–30% زمان سیکل |
| لامینوگرافی سه‌بعدی (برش CT) | ✅ بهترین — صفحه جدایش را نشان می‌دهد | ✅ بهترین — عمق و محل را نشان می‌دهد | افزایش 200–400% زمان سیکل؛ مناسب NPI و نمونه‌برداری |
| مقطع‌نگاری (مخرب) | ✅ قطعی | ✅ قطعی | مخرب؛ مبتنی بر کوپن |
توصیه تولید: برای غربالگری حفره در تمام بردها از 2D AXI استفاده کنید. برای تمام پکیج‌های BGA با قطر قطری ≥ 15 mm و هر لات مشکوک به تابیدگی، اسکن زاویه‌ای 2.5D اضافه کنید. CT سه‌بعدی را برای اولین نمونه NPI و بررسی خرابی‌های میدانی نگه دارید.
نشانه «آدم‌برفی»
در زاویه 45–70°، عیب HiP به شکل دو ساختار گرد مجزا دیده می‌شود — توپ BGA در بالا و رسوب خمیر ریفلوشده در پایین، با یک خط جدایش قابل مشاهده بین آن‌ها. یک اتصال سالم در همان زاویه یک شکل یکپارچه دارد و هیچ مرز داخلی نشان نمی‌دهد.
کنترل بالادستی: SPI به‌عنوان پیش‌بینی‌کننده X-Ray
X-Ray عیوب را پس از ریفلو پیدا می‌کند. SPI (بازرسی خمیر لحیم) شرایط ایجاد عیب را قبل از جایگذاری پیدا می‌کند. این دو معیار رابطه پیش‌بینی‌کننده دارند:
| نتیجه SPI | نتیجه پیش‌بینی‌شده X-Ray | اقدام |
|---|---|---|
| حجم خمیر < 75% مقدار اسمی روی پد BGA | ریسک بالای HiP (اتصال کم‌خمیر) | توقف و تمیز کردن شابلون؛ بررسی گرفتگی دهانه |
| حجم خمیر > 130% مقدار اسمی | ریسک بالای پل لحیم | بررسی رجیستریشن شابلون و فشار چاپ |
| جابه‌جایی خمیر > 25% عرض پد | ریسک هم‌راستایی؛ حفره در سمت جابه‌جا شده | بررسی رجیستریشن شابلون؛ چاپ مجدد در صورت > 25% |
| تغییرات ارتفاع خمیر > 20% در سطح برد | ترشوندگی غیریکنواخت → حفره غیریکنواخت | بررسی ساپورت چاپ؛ کنترل تختی برد قبل از چاپ |
| نبود خمیر روی هر پد BGA | 100% ریسک بازشدگی یا HiP | 100% تعمیر قبل از جایگذاری |
پیاده‌سازی: داده‌های SPI را وارد سیستم SPC کنید. برای حجم خمیر کمتر از 75% روی هر پد BGA، توقف سخت تنظیم کنید — ریفلو انجام ندهید؛ خمیر را اصلاح کنید. این کار عیب را پیش از تشخیص حذف می‌کند.
اثر کمی حفره بر مقاومت حرارتی
حالت خرابی ناشی از حفره BGA فقط مکانیکی نیست — حرارتی نیز هست. داده‌های منتشرشده (آزمون‌های تنش IPC/JEDEC) نشان می‌دهند:
- هر 10% سطح حفره در توپ BGA با گام 1 mm، مقاومت حرارتی آن اتصال را تقریباً 5–8% نسبت به اتصال بدون حفره افزایش می‌دهد.
- حفره 25% در BGA قدرتی (که توپ هم سیگنال و هم گرما را منتقل می‌کند) با حفره 25% در توپ صرفاً سیگنال تفاوت قابل اندازه‌گیری دارد.
- برای BGAهایی که به‌عنوان مسیر حرارتی فلیپ‌چیپ استفاده می‌شوند (دای روی برد با برجستگی‌های لحیم)، حد 25% IPC ممکن است توسط مهندسان حرارت به‌صورت قراردادی به 10–15% کاهش یابد — نه توسط مهندسان کیفیت.
نتیجه عملی: محدودیت‌های سخت‌تر حفره را به‌صورت انتخابی برای BGAهای موجود در مسیر حرارتی اعمال کنید (پدهای بزرگ اکسپوز، توپ‌های حرارتی، CSPهای مراحل قدرت). برای آرایه‌های سیگنال از حد استاندارد 25% استفاده کنید.
ریفلو نیتروژن: ابزار کمتر استفاده‌شده برای کاهش حفره
| اتمسفر | درصد معمول حفره کل (حفره‌های ماکرو) | تأثیر هزینه | مناسب برای |
|---|---|---|---|
| هوا | 8–20% (وابسته به فرآیند) | پایه | محصولات تجاری استاندارد |
| نیتروژن (N₂، O₂ < 100 ppm) | 5–12% | +$0.10–0.30/برد تخمینی | قابلیت اطمینان بالا؛ BGAهای قدرت |
| ریفلو خلأ | < 3% | +$0.50–1.50/برد تخمینی؛ ظرفیت کمتر | هوافضا؛ ایمپلنت پزشکی؛ ماژول‌های قدرت سرور |
اتمسفر N₂ اکسید شدن سطح پد و توپ را هنگام ریفلو کاهش می‌دهد و ترشوندگی لحیم را بهبود می‌دهد. ترشوندگی بهتر باعث خروج حباب‌های گاز از لحیم مذاب قبل از انجماد می‌شود. این روش حفره‌های ناشی از شیمی خمیر یا مشکلات پروفایل را حذف نمی‌کند — اما مقدار پایه را 5–15 واحد درصد کاهش می‌دهد که اغلب همان فاصله لازم بین رد و قبولی در مشخصات سخت مشتری است.
مجموعه کامل قوانین بازرسی و پذیرش
| پارامتر | قابل قبول | بررسی مشروط | رد |
|---|---|---|---|
| سطح کل حفره (یک توپ) | ≤ 25% | 20–25% — مستندسازی، پایش روند | > 25% |
| بزرگ‌ترین حفره منفرد | ≤ 20% توپ | 15–20% — بررسی علت ریشه‌ای | > 20% |
| حفره فصل مشترک (سطح پد) | 0% | — | وجود هر مقدار |
| میکروحفره صفحه‌ای / حفره شامپاینی | 0% | — | وجود هر مقدار |
| Head-in-Pillow | 0% | — | هر HiP تأییدشده |
| پل لحیم | 0% | — | هر پل |
| تغییر قطر توپ لحیم | ±15% مقدار اسمی | ±10–15% — بررسی علت تابیدگی | > ±15% |
| کشیدگی توپ گوشه | < 25% کشیدگی نسبت به توپ‌های مرکزی | 15–25% — بررسی تابیدگی | > 25% |
| اتصال کم‌حجم (حجم) | > 75% مقدار اسمی | 65–75% — بررسی SPI | < 65% |
| پاپ‌کورن / ترک انفجاری | 0 | — | هر مورد |
| جابه‌جایی قطعه | < 25% عرض پد | 15–25% — بررسی جایگذاری | > 25% |
روند پیاده‌سازی
ابتدا کلاس و محدودیت‌های اختصاصی OEM را تعیین کنید. کلاس 2 یا 3 IPC را در نرم‌افزار AXI بارگذاری کنید. هر محدودیت مشتری (مانند ≤ 15% برای توپ‌های قدرت، 0% حفره فصل مشترک) را اضافه کنید. این موارد باید در دستورالعمل کاری ثبت شوند، نه فقط در حافظه افراد.
با یک برد مرجع کالیبره کنید. یک برد سالم شناخته‌شده را اجرا کنید تا آستانه‌های خاکستری برای لحیم، مس، لمینیت و حفره تعیین شود. تمام موقعیت‌های قطعات BGA را از فایل P&P آموزش دهید.
برای غربالگری حفره از 2D بالا به پایین استفاده کنید. هر توپ با سطح حفره > 25% را به‌صورت خودکار علامت‌گذاری کنید. توپ‌های 20–25% را برای بررسی روند دستی بررسی کنید.
برای تمام BGAهای ≥ 15 mm قطر قطری، اسکن زاویه‌ای 2.5D اجرا کنید. این حداقل روش تشخیص HiP در تولید است. ابتدا توپ‌های گوشه را بررسی کنید — نرخ HiP در گوشه‌ها به دلیل تابیدگی بیشتر است.
محل حفره را در هر توپ علامت‌گذاری‌شده طبقه‌بندی کنید. از فوکوس عمقی یا بازسازی سه‌بعدی برای تشخیص حفره مرکزی در برابر حفره فصل مشترک استفاده کنید. فصل مشترک = رد. مرکز = ثبت و نگهداری برای بررسی روند.
نقشه عیب را با موقعیت برد در کوره مرتبط کنید. تمرکز سیستماتیک حفره در یک ناحیه برد نشان‌دهنده مشکل ناحیه کوره (نقطه سرد → TAL ناکافی) یا مشکل ساپورت/فیکسچر و تماس حرارتی نامتوازن است.
هر نتیجه X-Ray را با شماره سریال برد و تصویر AXI ثبت کنید. برای رهگیری کلاس 3 و بررسی خرابی‌های میدانی ضروری است.
عیب‌یابی
درصد بالای حفره (> 25%)، توزیع یکنواخت در سراسر BGA
- علت ریشه‌ای: زمان ماند ناکافی — مواد فرار فلاکس پیش از ذوب لحیم خارج نشده‌اند.
- ارتباط SPI: حجم و ارتفاع خمیر طبیعی است — مشکل از پروفایل است.
- اصلاح: ناحیه ماند را 15–30 ثانیه افزایش دهید؛ TAL ≥ 40 s را برای BGAهای بزرگ بررسی کنید.
- بلندمدت: اگر پروفایل استاندارد قابل افزایش نیست، از ریفلو خلأ یا اتمسفر N₂ استفاده کنید.
تمرکز حفره فقط در گوشه‌های BGA
- علت ریشه‌ای: نواحی گوشه جرم حرارتی متفاوتی نسبت به مرکز دارند → در زمان‌های مختلف به دمای لیکوئیدوس می‌رسند و پنجره خروج گاز غیریکنواخت ایجاد می‌شود.
- همچنین نشان‌دهنده: تابیدگی برد یا قطعه که ارتفاع فاصله را تغییر داده و انتقال حرارت را نامتعادل می‌کند.
- اصلاح: گرادیان حرارتی برد را یکنواخت کنید؛ پیش از مونتاژ تاب برد کمتر از 0.5% را بررسی کنید.
HiP در X-Ray زاویه‌ای تأیید شده ولی در 2D دیده نمی‌شود
- علت ریشه‌ای: پکیج BGA هنگام ریفلو به‌صورت محدب تاب برداشته (یا PCB به‌صورت مقعر تاب برداشته) و در دمای اوج، توپ از خمیر جدا شده است. هنگام سرد شدن دوباره تماس برقرار می‌شود اما بدون هم‌جوشی.
- ارتباط SPI: حجم و ارتفاع خمیر را بررسی کنید — اگر خمیر در اتصال‌های خراب نازک بوده، گرفتگی دهانه شابلون را بررسی کنید.
- اصلاح: حجم خمیر را افزایش دهید (شابلون پله‌ای یا افزایش دهانه)؛ نرخ سرد شدن را به 1–2 °C/sec کاهش دهید؛ BGAها را طبق J-STD-033 پیش از مونتاژ پخت کنید.
حفره‌های شامپاینی / میکروحفره‌های صفحه‌ای در لایه IMC
- علت ریشه‌ای: آلودگی سطح پد (باقی‌مانده آلی، اکسیداسیون یا خوردگی ENIG معروف به «پد سیاه»).
- تشخیص: برای تأیید توزیع صفحه‌ای در برابر حباب‌های تصادفی به CT سه‌بعدی یا مقطع نیاز است.
- اصلاح: پوشش سطح پد را ارزیابی کنید؛ ENIG مربوط به حمام آبکاری مشکوک را تعویض کنید؛ شرایط نگهداری PCB ورودی (عمر OSP) را بررسی کنید.
پل لحیم زیر BGA
- علت ریشه‌ای: حجم خمیر بیش از حد؛ کاهش نیافتن دهانه شابلون (استاندارد: نسبت سطح 80–85% برای پدهای BGA با گام ریز)؛ شره کردن خمیر.
- ارتباط SPI: پیش از ریفلو حجم خمیر به‌طور ثابت بالاتر از 120% نشان داده می‌شود.
- اصلاح: دهانه را 10–15% کاهش دهید؛ تمیزی زیر شابلون را تأیید کنید؛ نسبت ابعادی ≥ 0.66 را بررسی کنید.
عوامل طراحی که نتیجه X-Ray را تعیین می‌کنند
Via-in-pad (باز یا پرشده) ویای باز زیر پدهای BGA، لحیم را به داخل بشکه می‌کشد و باعث ایجاد اتصال کم‌لحیم در بالا و حفره در پایین می‌شود. ویاهای پرشده و کپ‌شده (VIPPO) از اتلاف لحیم جلوگیری می‌کنند.
تعریف پد NSMD در برابر SMD طراحی پد NSMD بدون تعریف ماسک لحیم: بازشدگی ماسک لحیم بزرگ‌تر از پد مسی است. لحیم لبه پد را دربرمی‌گیرد. ترشوندگی بهتر، ریسک کمتر حفره و خودتنظیمی مناسب‌تر دارد. SMD: ماسک روی مس هم‌پوشانی دارد. سطح تماس لحیم کمتر است. در گام‌های بسیار ریز استفاده می‌شود اما ریسک حفره و تنش در لبه ماسک را افزایش می‌دهد.
فاصله قطعات برای X-Ray زاویه‌ای اگر قطعات بلند (کانکتورها، شیلدها، آرایه‌های خازنی) در فاصله کمتر از 3 mm از BGA قرار گرفته باشند، ممکن است در زاویه لازم 45–70° جلوی آشکارساز X-Ray سایه ایجاد کنند و تشخیص HiP غیرممکن شود. برای هر BGA نیازمند بازرسی کلاس 3، فاصله طراحی را در قوانین جایگذاری لحاظ کنید.
هندسه دهانه شابلون دهانه‌های مربعی با گوشه‌های گرد (شعاع ≥ 20% ضلع دهانه) نسبت به دایره‌های کامل، خمیر را کامل‌تر آزاد می‌کنند. شابلون الکتروپولیش‌شده در برابر برش لیزری: دیواره‌های الکتروپولیش‌شده چسبندگی خمیر را کاهش داده، آزادسازی را بهبود می‌دهند و ناهماهنگی حجم خمیر در میدان BGA را کاهش می‌دهند.
پرسش‌های متداول
آیا IPC Class 3 محدودیت حفره سخت‌گیرانه‌تری نسبت به Class 2 دارد؟ درصد IPC-A-610 (25%) برای کلاس 2 و کلاس 3 یکسان است. کلاس 3 در مستندسازی، سوابق فرآیند و رهگیری سخت‌گیرانه‌تر است — و بیشتر قراردادهای OEM کلاس 3 بندهای صفر حفره فصل مشترک اضافه می‌کنند که در استاندارد پایه IPC وجود ندارد. همیشه SOW مشتری را بررسی کنید، نه فقط IPC.
آیا 2D AXI می‌تواند Head-in-Pillow را تشخیص دهد؟ به‌ندرت و با قابلیت اعتماد پایین. نمای دوبعدی از بالا، توپ و خمیر را به‌صورت یک جرم ترکیبی نشان می‌دهد، چه اتصال ایجاد شده باشد چه نه. تشخیص HiP به X-Ray زاویه‌ای (2.5D) در 45–70° یا CT سه‌بعدی نیاز دارد. پژوهش‌های منتشرشده مطالعات SMTA و Meridian نرخ خطای منفی کاذب بیش از 60% برای HiP در خطوط بازرسی فقط دوبعدی را تأیید می‌کنند.
حفره «شامپاینی» چیست و چرا از حفره معمولی خطرناک‌تر است؟ حفره‌های شامپاینی مجموعه‌ای از حفره‌های بسیار کوچک هستند که در لایه ترکیب بین‌فلزی (IMC) بین لحیم و پد مسی تجمع می‌کنند. آن‌ها یک سطح شکست صفحه‌ای ایجاد می‌کنند — به‌جای پارگی لحیم تحت تنش، شکست به‌صورت تمیز در امتداد صفحه حفره رخ می‌دهد. خرابی ترد است و تقریباً هیچ هشدار تغییر شکل پلاستیک ندارد. علت آن مشکلات شیمی آبکاری یا آلودگی سطح است، نه پروفایل ریفلو.
آیا ریفلو نیتروژن واقعاً کمک می‌کند؟ بله، به‌صورت قابل اندازه‌گیری. اتمسفر N₂ از اکسید شدن مجدد سطح پد و توپ هنگام ریفلو جلوگیری می‌کند. ترشوندگی بهتر اجازه می‌دهد حباب‌های گاز از لحیم مذاب خارج شوند. داده‌های تولید منتشرشده کاهش 5–15 واحد درصدی سطح کل حفره نسبت به ریفلو در هوا با همان خمیر و پروفایل را نشان می‌دهد. برای محصولاتی که نیاز به < 15% حفره کل دارند، N₂ عملی‌ترین گام پیش از بررسی ریفلو خلأ است.
آیا می‌توانم BGA مردودشده در X-Ray را تعمیر کنم؟ بله — تعمیر BGA (برداشت با IR/هوای گرم، تمیزکاری محل، خمیرگذاری مجدد، ریبال کردن یا تعویض قطعه، لحیم‌کاری مجدد) فرآیندی تعریف‌شده در IPC-7711/7721 است. محدودیت عملی: آسیب پد معمولاً تعمیر را به حداکثر 2 سیکل محدود می‌کند؛ BGAهای ریبال‌شده برای محصولات کلاس 3 نیازمند تأیید مجدد هستند. تمام تعمیرات را بر اساس شماره سریال برای رهگیری ثبت کنید.
داده SPI چگونه به نتایج X-Ray مرتبط می‌شود؟ حجم خمیر کمتر از 75% روی پد BGA مهم‌ترین شاخص اولیه عیوب HiP است. حجم خمیر بیش از 130% با پل لحیم مرتبط است. جابه‌جایی خمیر بیش از 25% با حفره فصل مشترک ناشی از عدم هم‌راستایی در سمت جابه‌جا شده ارتباط دارد. داده SPI از چاپگر خمیر اولین گیت کنترل فرآیند است — X-Ray ابزار تأیید است، نه کنترل اصلی.
هزینه معمول X-Ray صددرصدی برای بردهای BGA چقدر است؟ برای 2D AXI در خط استاندارد SMT، زمان سیکل بسته به تعداد BGA بین 30–90 ثانیه برای هر برد افزایش می‌یابد. در محصولات تیراژ بالا، 100% AXI دوبعدی استاندارد است. اسکن زاویه‌ای 2.5D زمان سیکل را 15–30% افزایش می‌دهد. CT سه‌بعدی فقط برای NPI و نمونه‌برداری استفاده می‌شود — یک برد با وضوح کامل ممکن است 5–20 دقیقه زمان نیاز داشته باشد.
صفحات مرتبط
- خدمات مونتاژ PCB (PCBA) — مونتاژ SMT با گزینه ریفلو خلأ برای BGAهای با قابلیت اطمینان بالا
- بازرسی X-Ray — تجهیزات و قابلیت‌های بازرسی در APTPCB
- کنترل تابیدگی در حین مونتاژ — تحلیل علت ریشه‌ای عیوب HiP ناشی از تابیدگی
- راهنمای DFM — قوانین via-in-pad، شابلون و تعریف پد برای مونتاژ BGA
واژه‌نامه
| اصطلاح | تعریف |
|---|---|
| BGA | Ball Grid Array — پکیج SMD که از شبکه‌ای از توپ‌های لحیم برای I/O استفاده می‌کند |
| Head-in-Pillow (HiP) | عیبی که در آن توپ BGA و خمیر لحیم هرگز با هم ترکیب نمی‌شوند — بدون اتصال متالورژیکی |
| Voiding | حفره‌های گاز یا هوا که هنگام انجماد داخل اتصال لحیم گیر می‌افتند |
| Interfacial void | حفره واقع در فصل مشترک توپ-پد یا توپ-قطعه — محل شروع ترک |
| Champagne void | چندین حفره کوچک تجمع‌یافته در لایه IMC که سطح شکست صفحه‌ای ایجاد می‌کنند |
| IMC | Intermetallic Compound — لایه اتصال Cu-Sn بین لحیم و پد مسی |
| Laminography | روش X-Ray سه‌بعدی که برش‌های مقطعی در عمق‌های انتخابی ایجاد می‌کند |
| AXI | Automated X-ray Inspection — سیستم بازرسی X-Ray تولیدی برای بررسی BGA در خط |
| SPI | Solder Paste Inspection — اندازه‌گیری نوری حجم، ارتفاع و جابه‌جایی خمیر پس از چاپ |
| NSMD | Non-Solder Mask Defined — تعریف پد که بازشدگی ماسک لحیم بزرگ‌تر از پد مسی است |
| VIPPO | Via In Pad Plated Over — ویا پرشده و کپ‌شده زیر پد BGA؛ جلوگیری از مکش لحیم |
| TAL | Time Above Liquidus — مدت زمانی که لحیم در ریفلو کاملاً مذاب است |
| IPC-7095 | Design and Assembly Process Implementation for BGAs — راهنمای فرآیند، نه استاندارد قبولی/ردی |
| N₂ reflow | ریفلو در اتمسفر نیتروژن (O₂ < 100 ppm) برای کاهش اکسیداسیون سطح و حفره |
حد 25% حفره نقطه شروع است، نه پاسخ کامل. اینکه یک حفره 20% قابل قبول باشد یا نه، به محل آن (مرکز یا فصل مشترک)، عملکرد قطعه (مسیر سیگنال یا مسیر حرارتی) و مفاد قرارداد OEM بستگی دارد. عیوب HiP برای تشخیص به X-Ray زاویه‌ای یا سه‌بعدی نیاز دارند — استفاده از 2D-only و نامیدن آن به‌عنوان بازرسی BGA یک شکاف کیفیتی است. ابتدا روش بازرسی را اصلاح کنید، سپس عیوب سیستماتیک را به داده‌های SPI که آن‌ها را پیش‌بینی کرده‌اند، برگردانید.
برای تأییدیه NPI BGA یا ممیزی فرآیند تولید، تیم مهندسی APTPCB می‌تواند پروفایل ریفلو، طراحی شابلون و حدود کنترل SPI شما را پیش از اولین تولید بررسی کند.