Jump to content

    
Sign in to follow this  
VCO

Нестандартный монтаж BGA корпуса CS48

Recommended Posts

Всем форумчанам доброго утра!

В одном из моих проектов потребовалось использовать ПЛИС XC9572XL-7CSG48I. Для упрощения топологии ДПП, а также установки и монтажа корпуса на стадии макетирования было решено изменить pattern микросхемы следующим образом (см. рисунок ниже): вместо сплошных контактных площадок с диаметром 0.6 мм использовать переходные отверстия с диаметром отверстия 0.3 мм и контактными площадками с диаметром 0.6 мм.

post-51436-1268104159_thumb.png

Такой вариант по моим представлениям обеспечит идеально точную установку микросхемы без специального автоматического оборудования для монтажа BGA (см. следующий рисунок), а также повысит надёжность монтажа, что подтвердилось на этапе макетирования при пайке обычной паяльной станцией через переходные отверстия ПОС50.

post-51436-1268104206_thumb.png

Теперь вышел на мелкосерийное производство, но не могу определиться с режимами инфракрасной пайки. Паять собираюсь на АПИК 1.0 фирмы АВЕРОН http://www.viatoris.ru/index.php?id=averon&type=4 без пасты. У Xilinx почему-то не нашёл ни одного документа, который помог бы определить режимы пайки микросхемы в корпусе CS48. Сам я по образованию инженер-электроник-конструктор-технолог РЭА и ЭВС, но пока ни дня технологом не работал и с инфракрасной пайкой и монтажом BGA дел не имел.

 

Подскажите, где найти или как рассчитать режимы пайки этого корпуса без применения пасты?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не совсем понятно, как такой метод установки повышает качество монтажа? Да и упрощения топологии не наблюдаю.

Вот выход годных изделий при серийном производстве он точно понизит (Непропаи будут по любому).

Шарики будут утекать в переходные, причем каждый по разному (допуски на сверление и метализацию же существуют).

Профиль для такого извращения только опытным путем с использованием термопар и т.п.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А стекание в отверстия не произойдёт?

На сколько я осведомлён, шарики имеют бОльшую температуру плавления, чем сплав для лужения контактных площадок.

Но опасность такого явления не отрицаю, хотя при пайке паяльником не наблюдалось, вероятно из за того, что отверстие заполнялось припоем снизу вверх.

Не совсем понятно, как такой метод установки повышает качество монтажа? Да и упрощения топологии не наблюдаю.

Вот выход годных изделий при серийном производстве он точно понизит (Непропаи будут по любому).

Шарики будут утекать в переходные, причем каждый по разному (допуски на сверление и метализацию же существуют).

Во-первых, от момента установки до завершения процесса пайки микросхема точно никуда не уползёт, если её придавить сверху небольшим грузом. Во-вторых, я разработал проект, который позволяет легко выявить непропай после монтажа, что не всегда просто сделать при классическом монтаже. В-третих, при обнаружении непропая, его можно устранить пропайкой переходных отверстий менее тугоплавким, чем шарики, припоем, тем же ПОС50. В- четвёртых, все функциональные входы-выходы в основных проектах у меня троекратно зарезервированы, выводов и ресурсов ПЛИС для этого достаточно. В конце-концов, я пока думаю потренироваться на опытной партии, после чего можно сделать выводы, а затем изменить топологию ДПП, уменьшить диаметр переходных отверстий или запаять их перед ИК пайкой.

А улучшение топологии вполне конкретное, ведь на ДПП я использовал почти все выводы ПЛИС и обеспечил возможность диагностики качества монтажа по всем выводам микросхемы. Выигрыш по себестоимости изделия тоже весьма ощутимый!

Добаляет уверенности в необходимости экспериментирования также тот факт, что классический монтаж BGA тоже имеет определённый процент брака, который можно диагностировать только с помощью рентгена, что для нашей фирмы недоступно.

Профиль для такого извращения только опытным путем с использованием термопар и т.п.

А где обычно берут профили пайки для классического монтажа BGA, как с паяльной пастой, так и без неё?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Обычно берут даташит на BGA и обычно там стандартный профиль. А после этого в зависимости от особенностей всей платы

(размер, толщина, покрытие, количество элементов, массивные элементы(фериты, катушки, транзисторы)) и печи оплавления подбирают профиль.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Используете пер.отв в качестве КП зря, техпроцесс становится труднопредсказуемым, во вторых на двухслойке Вы лишили себя нормальных полигонов по питанию/земле, что тоже немаловажно. Делайте нормальные площадки, при таком числе выводов процент брака при пайке будет крайне низким.

Share this post


Link to post
Share on other sites

припой будет утекать однозначно... легко утекает в виа 0,25

даже 0,1 микровиа забивают медью

не вариант, для точной установки делать виа в падах...

при ручном монтаже, BGA легко центруется в маске, ну и грузиком сверху микросхему придавливать не надо...

Share this post


Link to post
Share on other sites
У Xilinx почему-то не нашёл ни одного документа, который помог бы определить режимы пайки микросхемы в корпусе CS48. Сам я по образованию инженер-электроник-конструктор-технолог РЭА и ЭВС, но пока ни дня технологом не работал и с инфракрасной пайкой и монтажом BGA дел не имел.

 

Подскажите, где найти или как рассчитать режимы пайки этого корпуса без применения пасты?

 

На сайте Ксилинка - как в Греции всё есть:)

xapp427_xilinx_pb_free_reflow.PDF

 

Если со свинцом - то на 10-20 градусов меньше

Share this post


Link to post
Share on other sites
На сайте Ксилинка - как в Греции всё есть:)...Если со свинцом - то на 10-20 градусов меньше

Вот спасибо, именно это мне и нужно! :a14: Я всё перекачал по микрухе, но этого файла не было, не там искал.

Всем остальным хочу ещё раз попытаться объяснить, что я не собираюсь плавить шарики, плавиться будет лужение контактных площадок переходных отверстий, толщину и материал которого указал производителю ДПП.

Что получится - сам пока не знаю, но непропай в данном исполнении очень легко диагностируем и устраним.

Переходить на МПП не могу, проект сугубо коммерческий, даже четырёхслойка дороговато станет, да и не нужна она здесь.

С землёй и питанием топология получилась довольно гармоничной, плисина спокойно пашет на 50 МГц, а больше и не надо!

Share this post


Link to post
Share on other sites
Всем остальным хочу ещё раз попытаться объяснить, что я не собираюсь плавить шарики, плавиться будет лужение контактных площадок переходных отверстий

Вы прикалываетесь? Относительная уверенность в надежном контакте неоплавленных шаров может быть только если прикрутить чип по углам к плате саморезами. Правда, потом по границе припой площадки-припой неоплавленного шара все равно пойдут хим.процессы и остается только "позавидовать" разнообразию глюков которые отгребет потребитель такого "изделия". Кстати, не забывайте, что припой со свинцом, а вот шары (скорее всего) безсвинцовые.

ИМХО, лично я бы залудил предварительно хорошенько все отверстия тем же припоем, что и на шарах и паял бы уже по-людски. Если все отверстия будут залужены равномерно, то припайка чипа на 99% пройдет без сюрпризов.

 

Удачи!

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вы прикалываетесь?...

Если прикалываюсь, то только над собой. Опытная партия изделий пройдёт трёхсуточный термоцикл, испытания на вибрацию и ударопрочность. Если будет откат, забракую такую технологию. Но у меня нет уверенности, что классическая технология BGA пройдёт испытания.

ИМХО, лично я бы залудил предварительно хорошенько все отверстия тем же припоем, что и на шарах и паял бы уже по-людски. Если все отверстия будут залужены равномерно, то припайка чипа на 99% пройдет без сюрпризов.

Удачи!

Спасибо, этот обходной вариант я подразумевал изначально в случае прокола, но чем дальше, тем больше склоняюсь к мысли, что с этого варианта и нужно начинать экспериментировать. ИМХО такой вариант даст гораздо более качественный монтаж, чем классический монтаж BGA.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Если прикалываюсь, то только над собой. Опытная партия изделий пройдёт трёхсуточный термоцикл, испытания на вибрацию и ударопрочность.
Трое суток - мало. Опять же, ИМХО, основная проблема с неоплавлением шаров - не механическая. Проблема будет в (вообще говоря, уникальном) слоеном "пироге" медь->безсвинцовый шар->холодная пайка->свинцовое "лужение"->медь. То, с чем вся остальные пытаются бороться при пайке BGA Вы изначально и осознанно закладываете в свой техпроцесс и при этом еще и надеетесь на высокую надежность пайки. В некоторых ответственны (мелкосерийных, разумеется) случаях шары BGA вообще "перекатывают" на припой со свинцом чтобы на подобные грабли не наступать. А Вы еще и случайную холодную пайку на границах припоев хотите добавить...

Если будет откат
:lol: Оговорка по Фрейду? Без откатов и правда, тяжело :)

с этого варианта и нужно начинать экспериментировать.
Кстати говоря, подобный метод - идин из немногих способов запаять thermal pad корпуса QFN без фена - с обратной стороны платы обычным паяльником. Когда-то проверен лично :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Трое суток - мало. Опять же, ИМХО, основная проблема с неоплавлением шаров - не механическая. Проблема будет в (вообще говоря, уникальном) слоеном "пироге" медь->безсвинцовый шар->холодная пайка->свинцовое "лужение"->медь. То, с чем вся остальные пытаются бороться при пайке BGA Вы изначально и осознанно закладываете в свой техпроцесс и при этом еще и надеетесь на высокую надежность пайки. В некоторых ответственны (мелкосерийных, разумеется) случаях шары BGA вообще "перекатывают" на припой со свинцом чтобы на подобные грабли не наступать. А Вы еще и случайную холодную пайку на границах припоев хотите добавить...

Ну о том, чтоя не технолог, я в самом начале оговорился. Прекрасно понимаю, что в монтаже BGA опыт немаловажен.

Таких тонкостей, что Вы описали, естественно не знал, но с самого начала предполагал, что моё нуи-хау с большим вопросом. В многослойках в нашей фирме все BGA делают по классике, а сборку заказывают в PCB Technology. Но в моём изделии этот путь непреемлем, тем более, необходимое оборудование стоит под рукой. Без переходных отверстий здесь изначально бы ловить нечего было, просто проект похоронить на идейном уровне и не рыпаться больше в коммерческие разработки.

Кстати говоря, подобный метод - идин из немногих способов запаять thermal pad корпуса QFN без фена - с обратной стороны платы обычным паяльником. Когда-то проверен лично :)

Так же и мы все QFN паяем. Тут в RF&Microvawe ledum предложил вместо кучи маленьких переходных делать одну большую металлизированную дырку и заливать припоем. Стоящая идея, я Вам скажу: сразу и надёжная земля и неслабый радиатор. В дырку ещё можно какое-нить продолжение воткнуть.

Вот какие чудеса рождают русские мозги, лишённые классических комплексов. Хотелось бы верить, что я тоже не зря страдаю...

Share this post


Link to post
Share on other sites

На счёт одного большого отверстия под термал падом. В Вай фай картах китайских именно так и делают. Потом закапывают в это отверстие каплю припоя, но чаще не закапывают .

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this