Виаком
телефон
поискпоиск входаккаунт корзинакорзина


на складе в Киеве под заказ

не выполнен вход

 

Поставляемая продукция > Паяльное оборудование и материалы: Контроль качества пайки BGA

Прежде рентгеновский контроль был единственным методом неразрушающего контроля качества пайки BGA. Анализ рентгеновских снимков, производимых в проекции корпуса BGA на печатную плату, позволяет выявлять широкий спектр типовых дефектов, могущих образоваться в ходе пайки, как-то: межвыводные перемычки, смещения, пустоты. Вместе с тем, рентген неэффективен для обнаружения «холодных паек», микротрещин между выводами BGA и контактными площадками, избыточных остатков флюса под корпусом BGA. И еще: поскольку силами поверхностного натяжения уже на начальной фазе пайки сферические выводы PBGA (или CSP) самоцентрируются по контактным площадкам, то вертикальная рентгеновская проекция «холодной пайки» может выглядеть безукоризненно. При всех достоинствах рентгеновского оборудования (в том числе новейшего, с угловым обзором) оно слишком дорого, чтобы стать «всенародным» инструментом контроля качества пайки BGA.

К методам неразрушающего контроля изделий с BGA традиционно относится и функциональное тестирование. К сожалению, функциональный тест «холодной пайки» может выполняться с тем же успешным результатом, что и для надежного паяного соединения: ведь электрический контакт выводов BGA с проводниками на печатной плате имеет место в обоих случаях, хотя в первом случае он и недолговечен. Таким образом, основываясь на результатах даже двух типов неразрушающих тестов - функционального и рентгеновского, - сложно сделать вывод о качестве пайки в смысле ее надежности (долговременной прочности).

В классе методов разрушающего контроля применяются два: исследование внутренней структуры выводов BGA после пайки (в срезе) под электронным микроскопом, и механический тест на растяжение (отрыв). Структурный анализ имеет целью идентифицировать результат физико-химических процессов пайки в диффузионных слоях контактирующих металлов: ведь именно этими слоями определяется долговременная прочность паяного соединения. При «холодной пайке» тепла не хватает для образования достаточно глубоких диффузионных слоев, при избыточной же температуре пайки они становятся слишком глубокими и «рыхлыми». В обоих случаях неправильный температурный профиль пайки влечет резкое уменьшение прочности паяного соединения. Тест на растяжение позволяет оценить прочность пайки как интегрального показателя качества. Если технология пайки была соблюдена безупречно, то паяное соединение между выводом BGA и контактной площадкой оказывается прочнее соединения контактной площадки с платой и, как следствие, при выполнении теста происходит обрыв контактной площадки, а не вывода BGA. Очевидно, методы разрушающего контроля используются лишь на ограниченной выборке изделий и имеют экономически обусловленный предел.

Вывод: необходимым и эффективным дополнением методов неразрушающего контроля пайки BGA является визуальная (оптическая) инспекция. Этот принципиальный тезис побудил фирму ERSA к разработке в 1999 году первой в мире системы контроля, обеспечивающей возможность визуальной инспекции паяных выводов под корпусом компонента. Система ERSASCOPE значительно дешевле рентгеновских средств контроля, безопасна, компактна и проста в использовании. Применение ERSASCOPE может помочь там, где рентгеновский контроль неэффективен, а систематическое применение разрушающих методов невозможно по экономическим соображениям.

На чём базируется возможность визуального контроля качества пайки BGA?

Основная идея ERSASCOPE

При корректном соблюдении технологии пайки все выводы BGA трансформируются в следующем порядке:

Состояние A. Перед началом процесса пайки сферические выводы BGA (Sn63Pb37) позиционированы по контактным площадкам печатной платы. Нижняя плоскость корпуса BGA параллельна плате (в конкретном примере она отстоит от платы на высоту 1,0 мм; для разных корпусов высота, очевидно, различна). Форма выводов BGA - правильная сферическая, поверхность гладкая, слегка матовая.
Состояние B. Процесс оплавления выводов начинается при температуре 183°С. Под действием сил гравитации происходит первичное «оседание» BGA: расстояние между корпусом и платой сокращается до 0,8 мм, форма выводов становится бочкообразной, а поверхностьвыводов тускнеет, оставаясь гладкой.
Состояние C. По достижении пиковой температуры пайки происходит полное оплавление выводов и смачивание контактных площадок платы припоем. Происходит вторичное «оседание» BGA: высота выводов еще раз уменьшается (в примере до 0,5 мм), результирующая форма выводов, поддерживаемая силами поверхностного натяжения - сплющенная эллиптическая. Поверхность выводов - гладкая блестящая.

Важнейшими признаками при оценке качества паяного соединения являются:

  • количество припоя в зоне паяного соединения;
  • форма галтели/мениска (соответствие технологическим стандартам);
  • состояние поверхности выводов (текстура, однородность, гладкость, цвет, блеск);
  • аномалии (например, остатки флюса).

Все признаки важны для контроля качества пайки, но именно состояние поверхности выводов дает наибольшую информацию о механической прочности соединения, ибо помогает сделать заключение об условиях формирования интерметаллического диффузионного слоя в процессе пайки. Визуально различимы:

  • неоднородная или пористая поверхность выводов, царапины;
  • деформация формы (асимметричность, впадины и выпуклости, искривления);
  • микротрещины;
  • изменения цвета;
  • микрокапли и брызги припоя;
  • остатки флюса;
  • посторонние включения (шлак/окалина).

Идея ERSASCOPE проста: заглянув под корпус BGA, проконтролировать правильность формы выводов, копланарность и отсутствие перемычек. У выводов, ближайших к граням корпуса BGA, следует рассмотреть поверхность. Удается проанализировать и мениски, если при пайке была использована паяльная паста (это касается, прежде всего, керамических BGA). На данной идее с мощным техническим воплощением и базируется система ERSASCOPE.

Система контроля качества пайки BGA

ERSASCOPE-1 plus

Рис.1
Микроэндоскоп ERSASCOPE-1 plus
Рис. 2
Рабочее положение оптических элементов вокруг BGA

Комплектация и технические характеристики микроэндоскопа ERSASCOPE-1 plus:

  • видеокамера (кратность увеличения до 314, прямая и встречная галогеновая подсветка) на штативе;
  • круглый микрометрический столик;
  • сопряжение видеокамеры с компьютером через порт USB;
  • полное антистатическое исполнение;
  • питание от сети 220 В, 50-60 Гц.

Примеры областей применения ERSASCOPE/MAGNISCOPE и объектов анализа:

  • точность установки компонентов перед пайкой;
  • качество пайки BGA и других SMD-компонентов;
  • качество (доза и форма) нанесения паяльной пасты;
  • качество трафарета;
  • качество металлизации отверстий на печатной плате;
  • целостность защитного покрытия платы;
  • качество микросварки;
  • применения в других отраслях (например, техническая эндоскопия металлоизделий).

Система ERSASCOPE-1 plus включает оптическую часть на штативе (рис. 1) и (опционно, по выбору) компьютерную часть с программным обеспечением ImageDoc (версии BASIC или EXPERT) с базой данных для классификации дефектов пайки. Изделие (печатную плату) располагают на микрометрическом столике так, что перемещаемые элементы оптической системы с высоким разрешением «охватывают» корпус BGA (рис. 2). С одной стороны корпуса располагается мощный (150 Вт) миниатюрный источник света с волоконной оптикой, с противоположной стороны - головка оптического приемника с мощной подсветкой и регулируемым фокусным расстоянием (0-55 мм).

Растояние Мин. увеличение Макс. увеличение Глубина резкости
Оптика ERSASCOPE-1 plus
50 мм 14 х 25 х + 15 мм
25 мм 25 х 46 х + 5 мм
3 мм 170 х 314 х + 0,5 мм
Оптика MAGNISCOPE
25 мм 32 х 50 х + 4 мм
12,5 мм 65 х 120 х + 2 мм
5 мм 180 х 330 х + 0,5 мм

В отличие от обычных микроскопов и «ручных» процедур анализа, основанных на изменчивом уровне визуального восприятия оператора в каждый конкретный момент, компьютерная технология позволяет документировать и хранить увиденное, сравнивать изображения с образцами при классификации дефектов как немедленно, так и позже, при углубленном анализе их причин. Файлы изображений легко переслать и удаленным экспертам по электронной почте. Высококачественная компьютерная визуализация не так губительна для зрения оператора и, по сравнению с микроскопом, меньше напрягает психику оператора грузом ответственности за ошибку. Цена ERSASCOPE не только для западных производств, но и для передовых украинских учреждений является вполне разумной с учетом открывающихся возможностей контроля.

Съёмную оптику ERSASCOPE-1 plus/2 можно заменить на MACROZOOM с меньшей кратностью увеличения, опционно - с кольцевой подсветкой от мощного галогенового источника. Объектив MACROZOOM с CCD-камерой на шарнирном держателе и устойчивом штативе, с подсветкой двумя пучками сверхъярких светодиодов образуют комплект системы инспекции ERSACAM.

Типовое применение: визуальная инспекция печатных плат на автономном мониторе (PAL) или с подключением к компьютеру для обработки/архивирования изображений.

Оптика MACROZOOM в системе ERSACAM и как опция к ERSASCOPE-1 plus
Фокусное расстояние
Макс. зона обзора на расстоянии 138 мм
Макс. зона обзора на расстоянии 450 мм
Подсветка
138 - 450 мм
от 33 х 25 мм
до 3,2 х 2,5 мм
от 143 х 107 мм
до 14 х 11 мм
как опция

Во избежание нелегального копирования программное обеспечение ERSA ImageDoc (англоязычное) работает только при наличии в компьютере специализированной платы фреймграббера (ввода изображений) Falcon, в ПЗУ которой занесен код доступа. Требования к компьютеру для эксплуатации версии ImageDoc BASIC 1.3 несложны: шина PCI (PCI 2.1 specification); оптимально - процессор Pentium от 500 МГц и память от 128 Мб; Windows 95 или 98 или 2000 или NT; любая видеокарта с поддержкой DirectDraw драйвера и объемом памяти не менее 8 Мб (например, ATI 3D RAGE PRO, ATI XPERT@WORK, ATI RAGE128, ATI FURY128); цветной монитор с разрешением 1024x768 и входом S-Video.

Альтернативы аппаратной части ERSASCOPE

ERSASCOPE-1 plus ERSASCOPE-2
Микроэндоскоп для инспекции BGA с новой видеокамерой (2 Мпикс, 1600х1200). Микрометрический круглый столик с линейным перемещением. Мощный галогеновый источник света. Сопряжение видеокамеры с компьютером через порт USB. База данных с описаниями дефектов предлагается в составе программного пакета ImageDoc. Микроэндоскоп с новой видеокамерой (Мпикс, 1600х1200). Сменные оптические головки для BGA, FlipChip и прямого наблюдения. Раздельно регулируемые прямая и встречная подсветка. Дополнительный гибкий световод для направленной подсветки с регулируемой интенсивностью и "световой кистью". Микрометрический столик с линейным перемещением и вращением. Новый супермощный металлогалогеновый источник света. Сопряжение видеокамеры с компьютером через порт USB. База данных с описаниями дефектов предлагается в составе программного пакета ImageDoc.

Сменные оптические головки ERSASCOPE-2

Микроэндоскоп для BGA с высотой зазора от 300 мкм Микроэндоскоп для FlipChip с высотой зазора от 15 мкм , а также для особо плотного монтажа Микроскоп прямого наблюждения с тремя пучками подсветки
назад
 
изготовление печатных плат | плис altera | микроконтроллеры atmel | магазин электронные компоненты | разъёмы amphenol | трансформаторы hahn | okw | tyco | vicor | marquardt | инструмент pro'skit