نحوه ارزیابی ریسک SMT از روی PCB طراحی و روندهای چیدمان PCB

پاسخ مستقیم

شما ریسک اسمبلی SMT را از روی PCB گرایش های طراحی و چیدمان با بررسی الگوهای زمین، مسیریابی فرار BGA، ساختارهای درون پد، محدودیت‌های stackup، و __OMINI_TERM_0_، در برابر فرآیندهای مونتاژکننده شما، ارزیابی می‌کنید. سریع‌ترین راه برای کاهش ریسک این است که یک بازبینی DFM قبل از ابزارسازی، با استفاده از IPC-7351 بررسی الگوی زمین و بازخورد EMS شریک خود برای تشخیص زودهنگام عیوب، انجام دهید.

چرا PCB گرایش های چیدمان نمای ریسک مجمع SMT را تغییر می دهد

PCB گرایش های طراحی و چیدمان خنثی نیستند. هر روند - مولفه‌های زیربنایی دقیق‌تر، انباشته‌های HDI، غیرفعال‌های تعبیه‌شده، و تعداد لایه‌های بالاتر- پروفایل ریسک مجموعه SMT را به روشی خاص و قابل اندازه‌گیری تغییر می‌دهد. انتخاب‌های چیدمانی که در CAD انجام می‌دهید مستقیماً به طراحی دیافراگم شابلون، الزامات دقت قرارگیری، محدودیت‌های نمایه جریان مجدد و دشواری بازرسی در طبقه مغازه ترجمه می‌شوند.

اجزای گام ظریف‌تر مانند گام 0.4 میلی‌متری BGAs و غیرفعال‌های 0201 یا 01005 به تحمل‌های چاپ خمیر لحیم کاری سخت‌تر نیاز دارند. گام 0.4 میلی متری BGA دارای قطر پد تقریباً 0.2 میلی متر است، به این معنی که دیافراگم شابلون باید با لیزر برش داده شود و رهاسازی خمیر باید ثابت باشد. اگر چیدمان شما تلورانس ثبت ماسک لحیم کاری را در نظر نگرفته باشد، در معرض خطر بریده شدن ماسک لحیم بین لنت ها هستید که می تواند باعث فتیله شدن و باز شدن لحیم شود.

انباشته های HDI میکروویاها و ساختارهای via-in-pad را معرفی می کنند که نحوه رفتار خمیر لحیم کاری را در طول جریان مجدد تغییر می دهد. میکروویاهای پر شده با اپوکسی رسانا یا غیر رسانا دارای ویژگی‌های حرارتی متفاوتی نسبت به ویس‌های سوراخ‌دار هستند. اگر چیدمان شما میکروویاها را مستقیماً زیر پدهای BGA بدون پر کردن و دربندی مناسب قرار می دهد، خمیر لحیم می تواند به داخل بشکه نفوذ کند و لحیم کاری کافی برای تشکیل یک اتصال قابل اعتماد باقی بماند. این یکی از شایع ترین علل باز شدن BGA است که فقط پس از بررسی اشعه ایکس ظاهر می شود.

غیرفعال های جاسازی شده تعداد مؤلفه ها را کاهش می دهند اما دوباره کاری و آزمایش را پیچیده می کنند. هنگامی که یک مقاومت یا خازن در لمینت تعبیه شده است، نمی توانید مستقیماً آن را بررسی کنید و در صورت خرابی نمی توانید آن را تعویض کنید. ریسک مونتاژ از مکان‌یابی به فرآیند ساخت تغییر می‌کند و شریک PCBA شما باید قبل از شروع مونتاژ، مقادیر اجزای جاسازی‌شده را تأیید کند.

نتیجه عملی این است که شما نمی توانید ریسک اسمبلی SMT را تنها با نگاه کردن به شماتیک ارزیابی کنید. باید طرح‌بندی، استک‌آپ، BOM و الزامات فرآیند را با هم مرور کنید. برای یک بحث مرتبط در مورد اینکه چگونه پردازش حرارتی و روند بسته‌بندی پیشرفته بر ریسک تأثیر می‌گذارد، به چگونه خطر مونتاژ SMT را از روندهای پردازش حرارتی و FOPLP ارزیابی کنیم مراجعه کنید.

بررسی الگوی زمین در برابر IPC-7351

اولین و مستقیم ترین راه برای ارزیابی ریسک مونتاژ SMT این است که هر الگوی زمین در طراحی خود را بر اساس توصیه های IPC-7351 بررسی کنید. IPC-7351 ابعاد الگوی زمین را برای اجزای SMT بر اساس اندازه بدنه قطعه، هندسه سرب و شکل اتصال لحیم مورد انتظار ارائه می دهد. این یک الزام قانونی نیست، اما این استاندارد عملی است که مونتاژکنندگان برای قضاوت در مورد اینکه آیا یک ردپای باعث ایجاد اتصال لحیم قابل اعتماد می شود یا خیر، استفاده می کند.

هنگامی که الگوهای زمین را بررسی می کنید، سه متغیر را بررسی کنید: عرض پد، طول پد، و فاصله پد به پد. لنت های بزرگ، خطر پل زدن لحیم کاری را افزایش می دهند، به خصوص در قطعات با گام ریز. لنت‌های کم‌اندازه ناحیه اتصال لحیم کاری را کاهش می‌دهند، که استحکام مکانیکی را کاهش می‌دهد و خطر باز شدن در اثر لرزش یا چرخه حرارتی را افزایش می‌دهد. برای اجزای تراشه‌ای مانند مقاومت‌های 0402، یک پد بزرگ در یک طرف و یک لنت کم‌اندازه در طرف دیگر می‌تواند باعث سنگ قبر در حین جریان مجدد شود، زیرا کشش سطحی لحیم مذاب به‌طور یکنواخت کشیده می‌شود.

اشتباهات رایج الگوی زمین عبارتند از:

• استفاده از ردپای توصیه شده سازنده قطعه بدون بررسی آن با IPC-7351. ردپای سازنده اغلب برای عملکرد الکتریکی قطعه بهینه شده است، نه برای قابلیت اطمینان اتصال لحیم کاری.
• کپی کردن ردپایی از طرح قبلی که از یک بسته کامپوننت متفاوت استفاده می‌کرد. گام 0.5 میلی متری QFP و گام 0.5 میلی متری BGA الزامات الگوی زمین کاملاً متفاوتی دارند.
• نادیده گرفتن باز شدن ماسک لحیم کاری. اگر دهانه ماسک لحیم کاری بزرگتر از پد باشد، لحیم می تواند در زیر ماسک جریان یابد و باعث ایجاد حفره یا شلوارک شود.
• عدم در نظر گرفتن تحمل اجزا. یک جزء با تغییرات همسطح بالا به یک پد بزرگتر برای سازگاری با تغییرات نیاز دارد.

یک مرحله بازبینی عملی این است که یک بررسی الگوی زمین در ابزار CAD خود انجام دهید یا ردپاها را به ابزار DFM شریک EMS خود صادر کنید. گزارش DFM پدهایی را که خارج از محدوده توصیه شده IPC-7351 هستند پرچم گذاری می کند. این پرچم ها را نادیده نگیرید. پدی که 10 درصد بزرگتر از حد توصیه شده است ممکن است در هر برد نقصی ایجاد نکند، اما احتمال آماری پل زدن لحیم کاری را به خصوص در بردهای با چگالی بالا افزایش می دهد.

> Practical note: If you are using a non-standard component package, such as a custom module or a chip-scale package with unusual lead geometry, send the component datasheet to your assembler before tooling. The stencil design and land pattern may need to be adjusted together.

BGA Escape Routing و Via-in-Pad: The Hidden Risk Drivers

BGA مسیریابی فرار و طراحی via-in-pad دو تصمیم طرح‌بندی هستند که مستقیماً طراحی شابلون و الزامات بازرسی اشعه ایکس را هدایت می‌کنند. اگر در طراحی خود یک BGA دارید، باید الگوی مسیریابی فرار را قبل از تعهد به شریک PCBA مرور کنید.

برای گام 1.0 میلی‌متری BGA، معمولاً می‌توانید با استفاده از قوانین مسیریابی استاندارد، با یک وسط بین پدها فرار کنید. برای گام 0.8 میلی متری BGA، باید بررسی کنید که آیا لنت و عرض ردیابی بین پدهای BGA بدون نقض فاصله ماسک لحیم کاری مناسب است یا خیر. برای گام 0.5 میلی متری BGA، تقریباً مطمئناً به ساختارهای via-in-pad یا microvia نیاز دارید که فرآیند ساخت و مونتاژ را تغییر می دهد.

Via-in-pad یک محرک خطر خاص است زیرا بر حجم خمیر لحیم کاری تأثیر می گذارد. وقتی یک via در پد BGA قرار می‌گیرد، خمیر لحیم می‌تواند در حین جریان مجدد به داخل via جریان یابد. اگر پر و درپوش نباشد، محل اتصال لحیم کاری ممکن است حجم لحیم کافی نداشته باشد که منجر به باز شدن یا نقص سر در بالش شود. اگر ویا با اپوکسی غیر رسانا پر شود، انبساط حرارتی اپوکسی در حین جریان مجدد می تواند توپ BGA را به سمت بالا فشار دهد و باعث ایجاد شکاف بین توپ و پد شود.

وقتی طرح‌های داخل پد را مرور می‌کنید، موارد زیر را بررسی کنید:

• آیا via پر و درپوش است یا باز است؟ ویزهای باز به طراحی شابلون متفاوتی نیاز دارند و ممکن است به خمیر لحیم کاری نیاز داشته باشند که ضخیم تر از شابلون باشد.
• آیا قطر via نسبت به پد به اندازه کافی کوچک است؟ وای بزرگتر از 25 درصد قطر لحیم باعث فتیله لحیم می شود.
• آیا via در مرکز پد قرار می گیرد یا افست است؟ واسط های افست باعث خیس شدن لحیم ناهموار می شود و می تواند باعث جابجایی توپ BGA در طول جریان مجدد شود.

BGA مسیریابی فرار همچنین تعیین می کند که آیا اسمبلر شما می تواند از بازرسی خودکار اشعه ایکس به طور موثر استفاده کند یا خیر. اگر ردهای فرار بین لنت ها هدایت شوند، تصویر اشعه ایکس آثار و همچنین اتصالات لحیم را نشان می دهد و تشخیص حفره ها یا باز شدن ها را دشوارتر می کند. اگر مسیر فرار روی لایه‌های داخلی باشد، تصویر اشعه ایکس تمیزتر است و عیوب راحت‌تر شناسایی می‌شوند.

برای مثال ملموس، زمین 0.5 میلی متری BGA با 256 توپ را در نظر بگیرید. اگر دو ردیف بیرونی را روی لایه بالایی قرار دهید و از via-in-pad برای ردیف‌های داخلی استفاده کنید، به یک شابلون با دیافراگم‌های کوچک‌تر از لنت‌های BGA نیاز دارید تا از ریختن خمیر لحیم کاری به داخل vias جلوگیری کنید. مونتاژ کننده شما باید از شابلون با ضخامت 0.1 میلی متر یا کمتر استفاده کند و آزاد شدن خمیر باید با سیستم بازرسی خمیر لحیم کاری (SPI) تأیید شود. اگر چیدمان شما از vias باز استفاده می کند، ممکن است مونتاژ کننده نیاز داشته باشد خمیر لحیم کاری را در دو مرحله اعمال کند، که هزینه و زمان چرخه را افزایش می دهد.

سازگاری Stackup، Copper Weight و Reflow Profile

انباشتگی PCB و وزن مس شما مستقیماً بر نمایه جریان مجدد و رفتار حرارتی برد در طول لحیم کاری تأثیر می گذارد. چیدمانی که روی تخته 1.6 میلی متری 4 لایه با مس 1 اونس به خوبی کار می کند، ممکن است روی تخته 0.8 میلی متری 8 لایه با مس 0.5 اونس به خوبی کار کند زیرا جرم حرارتی و اتلاف گرما متفاوت است.

وقتی ریسک اسمبلی SMT را از stackup ارزیابی می کنید، متغیرهای زیر را بررسی کنید:

• ضخامت تخته: تخته های نازک (کمتر از 1.0 میلی متر) در طول جریان مجدد بیشتر مستعد تاب خوردگی هستند. تاب‌خوردگی می‌تواند باعث شود که توپ‌های BGA با پدها تماس خود را از دست بدهند و به باز شدن آنها منجر شود. اگر برد شما نازک است، مونتاژکننده شما ممکن است نیاز به استفاده از یک تکیه گاه یا تنظیم نمایه جریان مجدد داشته باشد تا گرادیان دما را کاهش دهد.
• وزن مس: مس سنگین (2 اونس یا بیشتر) جرم حرارتی تخته را افزایش می دهد، به این معنی که پروفیل جریان مجدد باید طولانی تر باشد یا دمای پیک باید بالاتر باشد تا به خیس شدن لحیم کاری مناسب برسد. مس سنگین همچنین دستیابی به گرمایش یکنواخت در سراسر تخته را دشوارتر می کند، که می تواند باعث سنگ قبر روی قطعات کوچک شود.
• مواد لمینت: استاندارد FR-4 دمای انتقال شیشه ای (Tg) 130-140 درجه سانتی گراد دارد. اگر از لحیم کاری بدون سرب با دمای اوج جریان مجدد 245-260 درجه سانتی گراد استفاده می کنید، برد فشار حرارتی قابل توجهی را تجربه خواهد کرد. ورقه های Tg بالا (170 درجه سانتیگراد یا بالاتر) در برابر تاب خوردگی و لایه لایه شدن مقاوم تر هستند، اما گران تر هستند و ممکن است ویژگی های انبساط حرارتی متفاوتی داشته باشند.
• تعداد لایه ها: تعداد لایه های بالاتر سفتی تخته را افزایش می دهد که تاب خوردگی را کاهش می دهد، اما جرم حرارتی را نیز افزایش می دهد و دستیابی به گرمایش یکنواخت را دشوارتر می کند. یک برد 12 لایه نسبت به تخته 4 لایه با اجزای یکسان به مشخصات جریان مجدد متفاوتی نیاز دارد.

نمایه جریان مجدد فقط یک پارامتر تولیدی نیست. این یک محدودیت طراحی است. اگر چیدمان شما صفحات مسی بزرگ را در نزدیکی اجزای کوچک قرار می دهد، اجزای کوچک سریعتر از مس اطراف گرم می شوند، که می تواند باعث شود آنها قبل از اجزای بزرگتر جریان پیدا کنند. این یکی از دلایل رایج سنگ قبر و انحراف روی تخته های با فناوری ترکیبی است.

یک مرحله بازبینی عملی این است که مشخصات حرارتی برد خود را با استفاده از ابزار CAD یا نرم افزار مدل سازی حرارتی اسمبلر شبیه سازی کنید. اگر به شبیه سازی دسترسی ندارید، حداقل توزیع مس را در سراسر تخته مرور کنید. اگر یک طرف مسی بزرگ و از طرف دیگر بالشتک‌های کوچک دارید، اضافه کردن برفک‌های حرارتی یا تنظیم ریزش مس را برای متعادل کردن بار حرارتی در نظر بگیرید.

برای یک بحث مرتبط در مورد اینکه چگونه PCB روندهای بازار و چشم انداز صنعت بر ریسک مونتاژ تأثیر می گذارد، به [چگونه ریسک مونتاژ SMT را از PCB گرایش های چشم انداز بازار و صنعت] ارزیابی کنیم](__OMINI__URL_0) مراجعه کنید.

BOM کامل بودن و حساسیت به رطوبت: منبع و ریسک مدیریت

BOM نادیده گرفته ترین منبع خطر اسمبلی SMT است. یک چیدمان می‌تواند کامل باشد، اما اگر BOM ناقص باشد، اسمبلر نمی‌تواند اجزای صحیح را تهیه کند و فرآیند مونتاژ به تأخیر می‌افتد یا معیوب می‌شود.

وقتی ریسک اسمبلی SMT را از BOM ارزیابی می کنید، موارد زیر را بررسی کنید:

• شماره قطعه سازنده (MPN): هر جزء باید دارای MPN کاملی باشد که شامل نوع بسته بندی، تلورانس، درجه حرارت، و بسته بندی (نوار و قرقره، سینی یا لوله) باشد. یک BOM فقط با توضیحی مانند "مقاومت 10k 0402" کافی نیست زیرا صدها مقاومت 10k در بسته‌های 0402 با تلورانس‌ها، رتبه‌بندی‌های توان و ضرایب دما متفاوت وجود دارد.
• سطح حساسیت به رطوبت (MSL): اجزای دارای MSL 3 یا بالاتر اگر در معرض رطوبت محیط قرار گرفته باشند باید قبل از جریان مجدد پخته شوند. اگر BOM شما MSL را مشخص نکرده است، اسمبلر باید بدترین حالت را در نظر بگیرد، که ممکن است هزینه و زمان را افزایش دهد. J-STD-020 طبقه بندی MSL را تعریف می کند و J-STD-033 روش های دست زدن و پخت را تعریف می کند.
• شماره قطعات جایگزین: اگر قطعات جایگزین را تأیید کرده اید، آنها را در BOM قرار دهید. این امر به مونتاژکننده انعطاف پذیری در منبع یابی می دهد و خطر از بین رفتن انبار را کاهش می دهد.
• تعیین کننده مقدار و مرجع: BOM باید مقدار هر برد و تعیین کننده های مرجع برای هر جزء را شامل شود. این به اسمبلر اجازه می‌دهد تأیید کند که داده‌های Centroid با BOM مطابقت دارند.

حساسیت به رطوبت یک خطر خاص است که اغلب نادیده گرفته می شود. یک قطعه با MSL 4 دارای عمر کف 72 ساعت در دمای 30 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 60 درصد است. اگر این قطعه بیش از 72 ساعت در معرض شرایط محیطی قرار گیرد، رطوبت داخل بسته می تواند در حین جریان مجدد تبخیر شود و باعث ترک خوردن یا لایه برداری "پاپ کورن" شود. این در قسمت بیرونی قطعه قابل مشاهده نیست، اما می تواند باعث آسیب داخلی شود که منجر به خرابی میدان شود.

هنگامی که یک BOM را به اسمبلر خود ارسال می کنید، MSL را برای هر جزء اضافه کنید. اگر MSL ندارید، طبقه بندی J-STD-020 را از تامین کننده قطعات خود بخواهید. اگر از قطعه‌ای استفاده می‌کنید که دیگر در حال تولید نیست، MSL ممکن است در دسترس نباشد و مونتاژکننده باید آن را به عنوان MSL 5 (بدترین حالت) در نظر بگیرد و قبل از مونتاژ آن را بپزد.

برای یک بحث مرتبط در مورد اینکه چگونه PCB روند مونتاژ و چیپ روی ریسک تأثیر می‌گذارد، به چگونه ریسک مونتاژ SMT را از PCB روندهای مجمع و COB ارزیابی کنیم مراجعه کنید.

DFM بررسی: روش عملی برای کاهش ریسک قبل از ابزار

مؤثرترین راه برای ارزیابی ریسک مونتاژ SMT این است که قبل از اینکه به ابزارسازی متعهد شوید، یک طرح برای بررسی قابلیت ساخت (DFM) اجرا کنید. بررسی DFM فایل‌های Gerber، داده‌های مرکز و BOM شما را در برابر قابلیت‌های فرآیند اسمبلر شما بررسی می‌کند و نقص‌های احتمالی را مشخص می‌کند.

یک بررسی DFM باید موارد زیر را بررسی کند:

• ابعاد الگوی زمین برخلاف توصیه های IPC-7351.
• ترخیص ماسک لحیم کاری و تشخیص برش. برش های ماسک لحیم کاری نوارهای نازکی از ماسک بین پدها هستند که می توانند در حین جابجایی از بین بروند یا باعث ایجاد پل لحیم شوند.
• ترخیص جزء به جزء برای قرار دادن. اگر دو جزء خیلی نزدیک به هم باشند، نازل قرار دادن ممکن است نتواند آنها را بدون برخورد با قطعه مجاور انتخاب و قرار دهد.
• BGA مسیریابی گریز و ساختارهای از طریق داخل پد. ابزار DFM باید هر کدام را که پر یا درپوش نیست علامت گذاری کند.
• پوشش نقطه آزمایش برای آزمایش در مدار (ICT) یا آزمایش کاوشگر پرواز. اگر چیدمان شما دارای نقاط تست نباشد، اسمبلر نمی تواند مونتاژ را به صورت الکتریکی تأیید کند.
• خلاصه لبه برای پانل سازی و جداسازی صفحه. اگر اجزا خیلی نزدیک به لبه برد باشند، روند مسیریابی یا V-score ممکن است به آنها آسیب برساند.

بررسی DFM باید توسط شریک EMS شما انجام شود، نه فقط توسط ابزار CAD شما. ابزار CAD شما می تواند قوانین طراحی را بررسی کند، اما نمی تواند قابلیت های فرآیند را بررسی کند. به عنوان مثال، ابزار CAD شما ممکن است به یک برش ماسک لحیم کاری 0.1 میلی متری اجازه دهد، اما فرآیند ماسک لحیم کاری مونتاژکننده شما ممکن است نتواند قطعه ای به این نازک شدن قابل اعتماد تولید کند.

وقتی طرح خود را برای بازبینی DFM ارسال می‌کنید، موارد زیر را لحاظ کنید:

• Gerber (RS-274X یا ODB++).
• داده های مرکز (فایل انتخاب و مکان) با نشانگرهای مرجع، مختصات X/Y، چرخش و لایه.
• BOM با شماره قطعه سازنده و MSL.
• جزئیات Stackup، از جمله تعداد لایه، وزن مس، و مواد ورقه ورقه.
• هر گونه الزامات فرآیندی خاص، مانند لحیم کاری انتخابی، اتصال دهنده های فشرده، یا پوشش منسجم.

بررسی DFM باید گزارشی تهیه کند که خطرات و اقدامات کاهشی توصیه شده را فهرست کند. این گزارش را با دقت بررسی کنید. اگر گزارش یک مشکل الگوی زمین را نشان می‌دهد، قبل از تأیید ابزار، آن را در طرح‌بندی خود برطرف کنید. اگر گزارش یک مشکل BOM را نشان می‌دهد، قبل از اینکه اسمبلر سفارش را انجام دهد، آن را با تامین‌کننده قطعه حل کنید.

> Practical note: Do not treat the DFM report as a formality. A DFM report that flags 20 issues is not a failure; it is a list of 20 problems that you can fix before they become defects. The cost of fixing a layout issue before tooling is near zero. The cost of fixing a defect after assembly is the cost of rework, inspection, and potential field failures.

برای یک بحث مرتبط در مورد اینکه چگونه PCB روندهای ساخت و منبع یابی بر ریسک مونتاژ تأثیر می گذارد، به چگونه خطر مونتاژ SMT را از PCB روندهای ساخت و منبع یابی مراجعه کنید.

اشتباهات رایج و چه زمانی باید سازنده را درگیر کرد

مهندسان اشتباهات مونتاژ SMT را مکررا مرتکب می شوند. شناخت این اشتباهات اولین قدم برای اجتناب از آنهاست.

اشتباه 1: نادیده گرفتن IPC-7351 توصیه های الگوی زمین. این رایج ترین اشتباه است. مهندسان از ردپای سازنده قطعه بدون بررسی استاندارد استفاده می کنند. نتیجه اتصالات لحیم کاری است که یا خیلی ضعیف هستند (لنت های کم حجم) یا مستعد پل زدن هستند (لنت های بزرگ).

اشتباه 2: قرار دادن ویاها خیلی نزدیک به بالشتک ها. ویه ای که در فاصله ماسک لحیم کاری یک پد قرار می گیرد می تواند باعث جدا شدن لحیم از محل اتصال شود. این امر به ویژه در قطعات با گام ریز که در آن فاصله pad-to-via کوچک است مشکل ساز است.

اشتباه 3: استفاده از via-in-pad بدون پر کردن مناسب. اگر از via-in-pad استفاده می کنید، باید فرآیند via fill و cap را در یادداشت های ساخت خود مشخص کنید. اگر آن را به صلاحدید سازنده بسپارید، ممکن است vias باز داشته باشید که باعث جدا شدن لحیم و باز شدن BGA می شود.

اشتباه 4: عدم در نظر گرفتن تلورانس اجزاء. اجزاء دارای تلورانس ابعادی هستند و این تلورانس ها بر الگوی زمین تأثیر می گذارد. یک جزء با دامنه تحمل گسترده به یک پد بزرگتر برای سازگاری با تغییرات نیاز دارد.

اشتباه 5: ارسال یک BOM ناقص. یک BOM بدون شماره قطعه سازنده یا MSL مونتاژکننده را مجبور می‌کند تا فرضیاتی داشته باشد، که می‌تواند منجر به منبع‌یابی و مدیریت نادرست شود.

اشتباه 6: عدم توجه به تاب برداشتن تخته. تخته ها و تخته های نازک با توزیع مس نامتقارن مستعد تاب خوردن در هنگام جریان مجدد هستند. Warpage می تواند باعث باز شدن BGA و انحراف مؤلفه شود.

زمان مناسب برای مشارکت سازنده قبل از نهایی کردن طرح است، نه پس از ارسال فایل های Gerber برای نقل قول. یک طرح اولیه را برای شریک EMS خود ارسال کنید و درخواست بررسی DFM کنید. بررسی، مشکلاتی را که می‌توانید در چند ساعت در CAD برطرف کنید، به جای مشکلاتی که باعث ایجاد هفته‌ها تأخیر و کار مجدد پس از ساخت بردها می‌شوند، شناسایی می‌کند.

برای یک بحث مرتبط در مورد اینکه چگونه روندهای اسمبلی PCBA و PCB بر ریسک تأثیر می‌گذارند، به [چگونه ریسک مونتاژ SMT را ارزیابی کنیم از PCBA و PCB روند مونتاژ [UR__IN__] مراجعه کنید.

استراتژی بازرسی و آزمایش: مطابقت طرح با روش تأیید

طرح شما تعیین می کند که کدام روش های بازرسی و آزمایش امکان پذیر است. بررسی طرح‌بندی که برای بازرسی طراحی نشده باشد دشوار است، که خطر حمل و نقل معیوب را افزایش می‌دهد.

بازرسی نوری خودکار (AOI) روش استاندارد برای تأیید کیفیت اتصال لحیم کاری در اجزای قابل مشاهده است. AOI وجود لحیم کاری، وجود جزء، قطبیت و تراز را بررسی می کند. با این حال، AOI نمی تواند زیر یک BGA یا زیر یک قطعه با یک پد حرارتی سمت پایین را ببیند. برای این قطعات، شما نیاز به بازرسی اشعه ایکس دارید.

بازرسی اشعه ایکس برای BGAs، QFNs، و سایر اجزای دارای اتصالات لحیم پنهان مورد نیاز است. تصویر اشعه ایکس شکل مفصل لحیم کاری را نشان می دهد و می تواند حفره ها، بازها و پل ها را تشخیص دهد. با این حال، بازرسی اشعه ایکس کندتر و گرانتر از AOI است و برای تفسیر تصاویر به اپراتور ماهر نیاز دارد.

طرح شما از دو جهت بر بازرسی اشعه ایکس تأثیر می گذارد. اول، الگوی مسیریابی فرار مشخص می کند که آیا تصویر اشعه ایکس واضح یا درهم است. دوم، وجود ساختارهای via-in-pad ویژگی هایی را ایجاد می کند که می تواند با نقص لحیم کاری اشتباه گرفته شود. اگر via-in-pad دارید، اسمبلر شما باید یک تصویر مرجع از یک برد شناخته شده خوب برای مقایسه داشته باشد.

تست درون مدار (ICT) به امتیازهای تست روی برد نیاز دارد. اگر طرح‌بندی شما دارای نقاط آزمایشی نیست، نمی‌توانید از ICT استفاده کنید و باید به تست عملکردی یا آزمایش کاوشگر پرواز تکیه کنید. آزمایش کاوشگر پرنده کندتر از ICT است، اما نیازی به دستگاه آزمایشی ندارد، که آن را برای تولید با حجم کم مناسب می‌کند.

وقتی ریسک اسمبلی SMT را ارزیابی می کنید، از اسمبل کننده خود بپرسید که از کدام روش های بازرسی و آزمایش برای طراحی شما استفاده خواهد کرد. اگر طراحی به بازرسی اشعه ایکس نیاز دارد، تأیید کنید که مونتاژکننده تجهیزات و تخصص لازم برای تفسیر تصاویر را دارد. اگر طراحی به ICT نیاز دارد، تأیید کنید که نقاط تست در دسترس هستند و می‌توان دستگاه تست را در جدول زمانی شما ساخت.

استراتژی بازرسی و آزمایش باید بخشی از بررسی DFM شما باشد. اسمبلر شما باید به شما بگوید که کدام اجزا نیاز به بازرسی اشعه ایکس دارند، کدام نقاط تست وجود ندارد و کدام قسمت های برد برای بازرسی مشکل است. به این مسائل قبل از ابزارسازی توجه کنید، نه بعد از اولین بازرسی مقاله.

مثال عملی: بررسی طرح 0.5 میلی‌متری Pitch BGA

برای نشان دادن فرآیند ارزیابی، طرحی با گام 0.5 میلی متری BGA، انباشته 4 لایه با 1 اونس مس و ترکیبی از پسیو 0402 و 0201 را در نظر بگیرید.

مرحله 1: بررسی الگوی زمین. الگوی زمین BGA را در برابر IPC-7351 بررسی کنید. قطر پد باید تقریباً 0.25 میلی متر برای گام 0.5 میلی متری BGA باشد. اگر پد بزرگتر باشد، خطر پل زدن افزایش می یابد. ابعاد پد 0201 را بررسی کنید. عرض لنت باید تقریباً 0.25 میلی متر و طول آن تقریباً 0.35 میلی متر باشد. اگر سایز لنت ها زیاد باشد، خطر سنگ قبر افزایش می یابد.

مرحله 2: فرار از بررسی مسیریابی. مسیریابی فرار BGA را بررسی کنید. برای گام 0.5 میلی‌متری BGA، ردیف‌های بیرونی را می‌توان در لایه بالایی قرار داد، اما ردیف‌های داخلی نیاز به via-in-pad دارند. بررسی کنید که vias ها پر و درپوش هستند. اگر باز هستند، طرح شابلون باید طوری تنظیم شود که خمیر لحیم اضافی را رسوب دهد.

مرحله 3: بررسی Stackup. استک آپ 4 لایه با 1 اونس مس استاندارد است، اما توزیع مس را بررسی کنید. اگر در لایه بالایی نزدیک اجزای 0201 مقدار زیادی مس ریخته شود، جرم حرارتی ممکن است باعث گرمایش ناهموار در طول جریان مجدد شود. اضافه کردن تسکین دهنده های حرارتی یا تنظیم ریزش مس را در نظر بگیرید.

مرحله 4: بررسی BOM. بررسی کنید که BOM شامل شماره قطعه سازنده برای همه اجزا باشد. MSL BGA را بررسی کنید. گام 0.5 میلی متری BGA معمولاً MSL 3 یا بالاتر است، به این معنی که در صورت قرار گرفتن در معرض رطوبت محیط برای بیش از 168 ساعت، باید قبل از جریان مجدد پخته شود.

مرحله 5: DFM بازبینی. فایل های Gerber، داده های centrroid و BOM را برای بررسی DFM به اسمبلر خود ارسال کنید. بررسی باید هرگونه مشکل الگوی زمین، برش های ماسک لحیم کاری و نگرانی های via-in-pad را علامت گذاری کند. قبل از استفاده از ابزار، مشکلات را حل کنید.

مرحله 6: طرح بازرسی. تأیید کنید که اسمبلر از بازرسی اشعه ایکس برای BGA و AOI برای اجزای قابل مشاهده استفاده خواهد کرد. اگر طرح دارای via-in-pad است، یک تصویر اشعه ایکس مرجع از یک برد شناخته شده درخواست کنید.

این فرآیند چند ساعت طول می‌کشد، اما می‌تواند هفته‌ها تاخیر در کار مجدد و بازرسی را کاهش دهد. نکته کلیدی این است که این کار را قبل از تعهد به شریک PCBA انجام دهید، نه پس از ساخته شدن تابلوها.

Omini، به عنوان ارائه‌دهنده EMS، می‌تواند با بررسی فایل‌های طراحی شما و ارائه بازخورد DFM قبل از ابزارسازی، از این ارزیابی پشتیبانی کند. هدف شناسایی و کاهش ریسک مونتاژ SMT در مرحله طراحی است، جایی که هزینه تغییر کمترین است.