A SZERVIZ MEGSZÜNT!!!
BGA CSP és QFN forrasztás
2006 szeptember óta megkezdtük a BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Scale Package) valamint a QFN (Quad Flat No lead) tokozású áramkörök ki és be forrasztását. Ezt a tevékenységet egy Martin gyártmányú "Rework station" géppel végezzük. 2008 év elején elkezdtük az "újragolyózás", más néven "reball" tevékenységünket is, de ezt, csak saját részünkre végezzük! Jelenleg bér-golyózást, technikai okok miatt NEM tudunk vállalni! Viszont, teljes körű BGA szervizzel, álunk kedves megrendelőink rendelkezésére. Fénykép albumunk, és ezáltal az is hogy hogyan is dolgozunk, megtekinthető itt
BGA forrasztási hibák javításának vállalási feltételei
Az áramkörök modern és helytakarékos tokozásának származéka a BGA tokozás. Ennek a lényege a következő: Az áramkör általában egy 2,5…3cm szélességű és 2..5mm vastag kemény lapka kockában foglal helyet. Ezen lapka alján aranyozott kör alakú síkba csiszolt érintkezők találhatók, melyekre a gyártás utolsó fázisaként óngömböket visznek fel. Ezen óngömbök száma 300-700 db is lehet akár, átmérőjük, pedig általában 0,75mm. A lapka ezen óngömbökön keresztül kapcsolódik az áramköri alaplemezen (más néven nyomtatott áramkör, rövidítve nyák) található rézforrasztási szemekhez, mintegy szendvics szerkezetet alkotva. Mivel a nyák lemez vastagsága általában 1,5 mm, és elég nagy felületű, az így ráforrasztott áramkör, mechanikai csavaró-nyíró erő hatására, egy-két forrasztása elenged, vagy elpattan, ezáltal véletlenszerű hibákat (lefagy, nem indul csak nyomkodásra, stb.) okozva. A forrasztási kontaktus elvesztését általában 5 dolog egyike váltja ki. Ezek a következők:
1. A nyák gyártásakor nem volt szennyeződésmentes, ezáltal a forrasztóón nem tudott megkapaszkodni a réz fólián, és az így kialakult gyenge fizikai teherbírású kötés idővel elenged. Az RoHS megfelelés bevezetése óta az immár ólmot (ez biztosította a forrasznak egy bizonyos fokú rugalmasságot) nem tartalmazó ón-ezüst-réz ötvözetek közismert hátrányai: a rugalmasság hiánya, veszélyesen magasabb (+30C) olvadási pont ami közel van a forrasztandó áramkör által elviselt hőmérsékletnek, kisebb pozíció felvételi hajlam, valamint a mechanikai és termikus "elfáradás"
2. Az áramkör forrasztásakor nem terült szét homogénen a forrasztást elősegítő ú.n folyatószer, és az előző pontban leírt hiba keletkezik.
3. A forrasztáskor használt hőkamrában, nem volt egyenletes a hőáramlás, és hidegebb zónák keletkeztek, ezáltal ú.n hideg forrasztás keletkezett, aminek fizikai szilárdsága jóval gyengébb, és előbb-utóbb elpattan. Az áramkör alatt amúgy is nehéz egyenletes hőmérsékletet tartani a teljes forrasztandó felületen, a gyors kemence-áthaladás miatt.
4. Magáról az áramkörről válik le az ón golyó, letépve ezáltal a néhány mikron vastag aranyozást is az érintkező szigetröl.
5. A túl keskenyre hagyott érintkező sziget (ú.n pad) a nyákon, felszakad a hordozóról és elszakad.
Az 1,2,3 esetben az áramkör újraforrasztható speciális cél géppel, eltávolítás nélkül. Ezt a folyamatot „rework” -nek nevezzük. Ilyenkor folyatószert juttatunk az áramkör alá, és a jó előre felvett ú.n hőprofil alapján ismét megforrasztjuk az áramkört. Ez viszont korántsem veszélytelen manőver. A megbízható forrasztáshoz az egész áramköri lapkát a nyáklemezzel együtt 210-220 fokon (ólommentes ú.n ROHS forrasztásnál, pedig 230-240) kell tartani legalább 10-12 másodpercig, ám az áramkör maximum 250 fokot visel el, és azt is csak néhány alkalommal, ugyanis gázfejlődés indulhat meg a tokon belül, ami elrepesztheti a szilícium lapkát a tok belsejében, ezáltal végképp tönkretéve azt. Ezen borotvaélen való táncolás, nem mindig hoz hosszú távon megbízható forrasztási kötést. Általánosságban elmondható, ha az így újraforrasztott alaplap kibír 1-2 hónapot, akkor már nem lesz vele többet baj. Ezért cégünk a sikeres (vagyis működőképesen visszaadott), alaplapi forrasztásra 2 hónap garanciát ad, vagyis ezen időn belül díjmentesen újraforrasztjuk az áramkört, ha az eredetileg fellépő forrasztási hiba ismét jelentkezne. Egy ilyen folyamat általában 4-5 munkaórát tart, a szétszedéssel, teszteléssel és összerakással együtt. Mivel fennáll az áramkör teljes tönkremenésének a lehetősége, erre a munkafolyamatra nem tudunk megbízható garanciát vállalni, csak abban az esetben, ha egy új áramköri lapkát tudunk az alaplapra forrasztani a régi helyére. Ám egy ilyen lapka beszerzése korántsem egyszerű dolog, szinte lehetetlen. Csak minimum 100 darab rendelhető, amiből jó esetben is, jó ha 2 vagy 3 darabot el tudnánk használni, ezáltal a beszerzési költség nem áll arányban a javítandó alaplap értékével (ezen költség, szállítással és vámolással együtt a százezres nagyságrendet éri el). A 4 és 5 pontban felsorolt hibák csak teljes ki és beforrasztással oldhatók meg, ám ezzel az a gond hogy a gyárilag felvitt óngömbök a forrasztáskor deformálódnak, összefolynak, ezáltal lehetetlenné téve a visszaforrasztást. Ilyen esetben az áramköröket tudjuk újragolyózni, ám ez is költséges és időrabló folyamat. Csak végszükség esetén tanácsoljuk, mivel a kiforrasztás, újragolyózás, beforrasztás, hőterhelése tönkreteheti (popcorn effektus, vagy szubsztrát repedés) az áramkört, ezáltal fölösleges idő és pénzköltségessé téve az egész javítást. A gyártók is rájöttek ezekre a hibaforrásokra, és újabban az áramköri lapkák sarkainak epoxy alapú ragasztóval történő megragasztását használják, ezáltal szinte eltávolíthatatlanná téve a gyárilag beforrasztott áramkört, a fizikai terhelések jobb elviselése érdekében. Ezt a megoldást mi is használjuk végső megoldásként, a garanciális idő alatt visszajött alaplapok esetében, ezáltal 95% -ban megszűnnek a későbbi kontakthibák. Az így „kezelt” alaplapon később mégiscsak ismételten fellépő kontakthibák, már nem javíthatók csak nagyon kis százalékban, mivel az áramkör alá befolyt ragasztó elmozdíthatatlanná teszi az áramkört, és befolyik az óngolyók közé, ahol meleg hatására deformálódnak vagy összefolynak az óngömbök, a meleg hatására szétterülő ragasztó miatt. Sajnos néhány géptipus, a rosszul megtervezett hő elvezetés miatt, (Pl. HP Pavilion DV2000-6000,9000 sorozat, amit a HP is elismer észak-amerikában, és ingyenes javitás-ként alaplapot cserél), és az egyenetlen hőtágulás miatt, (a BGA tok jobban tágul, mint a nyáklemez, mivel jobban melegszik) soha nem lessz 100%- os. A ragasztásos rögzitést 2007 Decembere óta már nem használjuk mert a hosszú távú tapasztalatok azt mutatják, hogy ez a megoldás sem tudja megakadályozni a termikus hőtágulás okozta mechanikai elmozdulást.
Ismervén az eddigieket, Önnek két választása van. Vagy beszerzünk egy új vagy működő alaplapot, (amin esetleg ugyanez a hiba előbb utóbb fellép, a rossz mechanikai konstrukció miatt) vagy megpróbáljuk a fent leírt újraforrasztást, amire 2 hónap garanciát adunk sikeres munkavégzés esetén, de NEM garantáljuk, hogy megjavul a készüléke, mely esetben a „Hibafeltárás diagnosztika” díjtételt viszont ki kell kifizetnie (a készüléket szétszedjük, forrasztjuk, teszteljük, tehát dolgozunk vele nem keveset!). A két hónap után esetlegesen visszajött alaplapot is rugalmasan kezeljük, megpróbálunk mindent, amit lehet, de elképzelhető hogy többet nem fog működni az alaplap a sokadik újraforrasztás után. Nem könnyű a döntés, ezzel tisztában vagyunk, ezért is készült ez a tájékoztató, amit éppen olvas. Hogy mégis könnyebbé tegyük a döntést, statisztikát készítünk az általunk újra életre keltett alaplapokról. Minden egyes készüléken elvégzett forrasztást paraméteresen tárolunk, így más azonos típusú készülék esetén már nincs szükség annyi kísérletre, és mindig, a finomhangolt beállításokat tudjuk alkalmazni elsőre is. Az adatbázisunkban nyilvántartott készülékek alapján (2007 augusztusában 50 db), ki tudjuk jelenteni, hogy 10 ilyen hibából 9-et megjavítunk, és ebből a 9 sikeresből átlag 2 jön vissza 2 hónapon belül, újraforrasztásra, amikor is leragasztás után már nem jött vissza egy sem (2007 decembere óta, már nem ragasztjuk le a chippeket). A visszahozott gépek 2% romlik el úgy, hogy a továbbiakban már nem tudjuk ismét életre kelteni. Reméljük, e leírás megismerésével, el tudunk kerülni számos félreértést, és tévhitet, ami ezzel a speciális javítással kapcsolatos, és könnyebbé tudjuk tenni a döntést, a szolgáltatás megrendelését illetőleg.
Íme néhány kép, ami bővebben beszél rólunk, és a tevékenységünkről, mint a több oldalas leírások (Kattintson a képre!):
