Wróć

Duży stres, czyli depanelizacja płytek z BGA

Jakie są najlepsze i najbezpieczniejsze metody depenalizacji płytek drukowanych z komponentami BGA?
Opublikowano: 2021-08-17

Wszystkie komponenty i połączenia lutownicze należy chronić przed naprężeniami, które powstają w wyniku wygięcia obsadzonej PCB na etapie depenalizacji. Szczególnie podatne na uszkodzenia są niewielkich rozmiarów kondensatory ceramiczne, BGA, LGA czy QFN.

Na ten temat ciekawie wypowiada się między innymi Larry Harman, inżynier SMT z firmy ACDi: ‘Gęstość upakowania komponentów na płytkach drukowanych stale rośnie, a 2 czy 3 tysiące sztuk na płytce staje się normą. Depanelacja PCB staje się bardziej krytycznym etapem w przypadku montażu złożonych płyt, które mają coraz drobniejszy rozstaw wyprowadzeń, składają się z coraz większej ilości warstw i mają coraz większą grubość.

Depanelizacja powoduje powstawanie naprężeń  mechanicznych na płytce drukowanej, które mogą być przyczyną awarii elektrycznej lub zakłócać pracę układu. Podstawowym problemem płytki drukowanej wynikającym z oddziaływania zewnętrznych sił podczas depenalizacji jest rozwarstwianie się krawędzi. Delaminacja warstwy PCB może bezpośrednio narazić PCB na działanie wilgoci lub płynów, a także wypaczać  jej powierzchnię.

Spośród potencjalnych problemów spowodowanych rozwarstwieniem, wypaczanie się powierzchni stanowi największy problem z punktu widzenia układów BGA. Nierówności powierzchni zmieniają współpłaszczyznowość BGA, powodując automatycznie nadmierne naprężenie rozciągające na złączu lutowanym kulka-pad. […] Generalnie, w normalnych warunkach rozwarstwienia są nieodwracalne i choć normy IPC 7711 oraz 7721 opisują procedury naprawy, to są one bardzo kosztowne i niemiłosiernie wydłużają montażu.

Kluczem do sukcesu jest więc zminimalizowanie stresu podczas depanlingu. Cięcie laserowe i frezowanie są najmniej ‘traumatycznymi’ metodami depenalizacji płytek drukowanych z układami BGA i zmniejszają – a nawet całkowicie eliminują – problem rozwarstwiania się PCB’.

O możliwych zagrożeniach podczas etapu depanelizacji mówi też Carlos Bouras, dyrektor generalny Nordson SELECT: ‘Jeśli komponenty znajdują się w pobliżu krawędzi układu, podczas procesu depenalizacji mogą pojawiać się sporadyczne, przypadkowo rozmieszczone szczeliny w połączeniach lutowniczych BGA lub mikro-BGA. Wygięcie płytki podczas procesu depenalizacji naraża na stres mechaniczny złaszcza zewnętrzne krawędzie komponentu BGA, a najwyższym naprężeniom poddawane są kulki znajdujące się na jego obwodzie i kulki narożne, na co wskazuje nierównomierny rozkład pęknięć powstających w efekcie naprężeń mechanicznych.

Carlos Bouras z Nordson SELECT zauważa też, że podobne pęknięcia BGA mogą również powstawać na etapie testów ICT. Dzieje się tak w przypadku nieprawidłowego osadzenia układu na fixturze, co często dodatkowo powoduje konieczność powtórzenia procedury testowej, a w konsekwencji również i powtórne naprężenia mechaniczne.

Panele ze żłobkowaniem w kształcie litery V zwykle rozdzielane są manualnie, co powoduje powstawanie naprężeń na PCB, a w szczególności w punkcie styku płytki i układu BGA. Aby zminimalizować te naprężenia, urządzenia do depenalizacji powinny być zaprojektowane tak, aby zapewniały pełne podparcie płytki po obu stronach wyżłobienia.

Popularne noże obrotowe do depanelizacji (tj. typu ‘nóż do pizzy’) mogą również powodować nadmierne obciążenia dla układów BGA, zwłaszcza jeśli znajduje się on zbyt blisko krawędzi płytki drukowanej. Najbezpieczniejszą metodą rozdzielania paneli jest użycie frezarki automatycznej do oddzielenia poszczególnych płytek, które zazwyczaj jest wolniejsze niż łamanie lub cięcie, ale jest najlepszą opcją, aby zapewniającą integralność połączenia płytka-BGA’.

Oczywiście kolejną opcją jest depenalizacja laserowa, która jest zdecydowanie najdelikatniejszą metodą rozdzielania PCB. Jest to technologia wolna od jakichkolwiek naprężeń mechanicznych, które niekorzystnie wpływają na połączenia lutowane lub wrażliwe komponenty. Jej zastosowanie pozwala na umieszczenie komponentów znacznie bliżej krawędzi płytki drukowanej, maksymalizując użyteczną powierzchnię na płytce.

https://amtest-group.com/pl/
https://amtest-group.com/pl/