локальное отсутствие смачиваемости на КП под BGA микросхемой Опции

[life]

Приветствую коллег!
Пытливый разум зашел в тупик, проявился единичный дефект непонятного свойства:
Имеем микросхему в корпусе BGA, 6-ти слойную плату с покрытием иммерсионное золотой, стандартный свинцовый техпроцесс монтажа. Плата прошла климатические функциональные испытания, дефект отсуствовал. Во время эксплуатации произошел отказ микросхемы связанный с непропаем на конкретном выводе. Микросхема была снята, проведен реболлинг и установлена снова. Дефект не пропал. При снятии микросхемы и внимательном осмотре обнаружили что контактная площадка под этим выводом не имеет следов припоя (харрактерный золотистый цвет).
1. Устройство выпускается массово (больше 100 штук в год), отказ подобный первый на энное количество плат, либо предыдущие решались заменой микросхемы без *разбора полетов* (то есть конструкторские и схемотехнические ошибки исключаем).
2. Микросхему ставили 2 раза, так что локальный дефект (малый объем шарика или его отсутствия) так же исключаем, не верю я в такие совпадения.
3. Самое очевидное решение - локальное загрязнение - маловероятно, так как после реболлинга контактные площадки зачищались и протирались спиртобензином.
4. Нарушение/несоответствие термопрофиля так же маловероятно (все соседние контакты оплавлены образцово).
5. Некачественный материал ПП так же маловероятен, так как партия была порядка 100 штук, остальные работают нормально.
6. Некачественный/неподходящий флюс - не похоже, сначала паяли на пасту, повторно паяли на флюс гель.
В голову приходят только фантастические варианты: локальное загрязнение КП (одной, КП в центре практически, вокруг не менее 3 рядов КП), после пайки плата заливается Ур-231 - в процессе заливки попадание УР-231 на КП и образование на КП пленки, препятствующей последующей перепайке микросхемы. Вопрос почему при испытаниях контакт был, а впоследствии при эксплуатации пропал?
В общем может у кого нибудь будут идеи с чем может быть связан подобный дефект?

[Jury093]

Пытливый разум зашел в тупик, проявился единичный дефект непонятного свойства:
Имеем микросхему в корпусе BGA, 6-ти слойную плату с покрытием иммерсионное золотой, стандартный свинцовый техпроцесс монтажа.

как совершенно фантастический вариант - этош шар попал на плошадку со сплошной заливкой меди и под ним стеке еще 5 таких же слоев. отсюда возможный локальный недогрев и как следствие: нарушение термопрофиля. смотрите гербера..
второй вариант - случайное загрязнение чем-то что невозможно отчистить..
если единичный случай, то второй вариант.. если групповой, то первый..

[Aner]

Возможна проблема с внутренними слоями при пр-ве платы, в тех местах где электроконтроль не делается по технологическим причинам. Как раз тут единичные случаи выявлялись - это брак пр-ва. Единичный дефект также может быть связан с плохой метализацией ко внутренним слоям этой платы, проявляется после пайки в печке. Нужно анализировать гербер также, возможна некорректная разводка с нарушением целостности цепи или земель.

[gerber]

6. Некачественный/неподходящий флюс - не похоже, сначала паяли на пасту, повторно паяли на флюс гель.

Это как же у вас после пайки на пасту остался незалуженным "пятачок"?
Видимо, паста на него и не попала, соответственно, все остальные стали выше него, и шарик при оплавлении не смочил пятачок. Однако после охлаждения коснулся его, поэтому электрический контакт был какое-то время и плата работала нормально. Потом отказ.
При реболлинге та же история - незалуженный пятачок ниже остальных по высоте, поэтому полноценного контакта при оплавлении нет. Вам надо было залудить его перед реболлингом паяльной станцией.

[Aner]

Еще вариант, если паста с последней фазой лака на поверхность, и если паста старая или не надлежащим образом хранилась, наносилась. То возможен вариант образование пленки лака ранее на отдельном шарике ( сверху или снизу) и как следствие контакта не будет. Такое встречалось в моей практике.

[life]

Это как же у вас после пайки на пасту остался незалуженным "пятачок"?
Видимо, паста на него и не попала, соответственно, все остальные стали выше него, и шарик при оплавлении не смочил пятачок. Однако после охлаждения коснулся его, поэтому электрический контакт был какое-то время и плата работала нормально. Потом отказ.
При реболлинге та же история - незалуженный пятачок ниже остальных по высоте, поэтому полноценного контакта при оплавлении нет. Вам надо было залудить его перед реболлингом паяльной станцией.

Меня это тоже смущает. Дело в том, что после снятия микросхемы происходит удаление остатков припоя сначала оловоотсосом, потом просто оплеткой и паяльником. Если я еще могу допустить, что монтажник может не заметить что одна КП отличается по цвету, то оставить чистой одну КП в ряде остальных при снятии излишков припоя оплеткой+паяльником эта ситуация выше моего понимания. Ради интереса сейчас ищю варианты, при которых ПОС61 снимается с КП и остается только иммерсионное золото. На обычной КП мне такого с помощью флюса и паяльника добиться не удалось.
По поводу герберов - паялось порядка 100 плат из одной партии, на 99 платах дефект отсутствует. Электроконтроль плат проводился на заводе изготовителе, нареканий так же не было (судя по отчетам).


Aner, не совсем понял ваше сообщение про лак. Мы сначала плату моем, потом сушим, дальше наносим пасту через трафарет, устанавливаем компоненты, пропускаем через печку, устанавливаем штыревку, моем собранную плату, ОТКшим эту плату, отдаем в настройку, снова моем перед лакировкой и только тогда уже лакируем. Теоретически лаку неоткуда взяться до процесса пайки.

[Corvus]

Выше уже всё правильно написали: проверяйте трафарет. Не может никак КП остаться чистой, если на неё нанесли пасту.

[Aner]

...

Aner, не совсем понял ваше сообщение про лак. Мы сначала плату моем, потом сушим, дальше наносим пасту через трафарет, устанавливаем компоненты, пропускаем через печку, устанавливаем штыревку, моем собранную плату, ОТКшим эту плату, отдаем в настройку, снова моем перед лакировкой и только тогда уже лакируем. Теоретически лаку неоткуда взяться до процесса пайки.

Какая паста у вас используется? Есть даташит? И вообще знаете что входит в состав паст и как пофазно работают компоненты в пасте по времени и температуре.
Надеюсь понимаете, что паста это не только х-микронные шарики + флюс?

[_4afc_]

Вы бы выложили фото через микроскоп или сканер участка с КП, да и рисунок PCB вокруг КП - легче будет гадать...

Если изделия проходят испытания, но не проходят эксплуатацию - значит условия эксплуатации не соответствуют условиям испытаний.

[Mikle Klinkovsky]

3. Самое очевидное решение - локальное загрязнение - маловероятно, так как после реболлинга контактные площадки зачищались и протирались спиртобензином.

Может и маловероятно, но почему попробовать вручную облудить забыли?
Проверьте её паяемость паяльником, если всё плохо, исключите БГА, шары и трафарет из списка подозреваемых.

[life]

Плату пока что проверяют, проверить паяемость так же было первым порывом, но пока что не дают. Так же как и отмыть остатки флюса и лака, чтобы не испортить картину.
Трафарет посмотрел, апертура свободна, визуально не отличается от остальных. трафарет, правда, мыли после нанесения пасты, так что не показатель.
Фото платы попробую сделать и прицепить.
Еще одно предположение: если при снятии микросхемы произошел недогрев контакта - могло такое случится, что снялся шариковый вывод со слоем золота и КП осталась визуально чистой? Ни у кого такого не случалось? Теоретически такое возможно, практически, учитывая слой золота и структуру слоя металлизации отрыв КП (от платы или от микросхемы) в таком случае кажется многократно более вероятным.
На снятой микросхеме остатки припоя на снятом выводе визуально не отличаются от соседних. То есть если на остальных выводах 50% припоя осталось на кп микросхемы и 50% припоя осталось на кп платы, то тут имеем только 50% припоя на кп микросхемы (оценка чисто визуальная, реально объем не измеряли). Нужно будет более тщательно под микроскопом посмотреть, только сейчас в голову пришло.

КП на плате сфотографировал. Микросхема пока что недоступна.
На втором фото нужная КП, на первом фото другой угол, там 2 КП без припоя, но площадки видно что облужены (на фото одна КП желтовата, но это чисто фотоэффект, под микроскопом четко видно что там припой). Прошу прощения за качество фото, лучше на данный момент нет возможности сфотографировать.



Сообщение отредактировал life - Feb 12 2016, 05:23

[_4afc_]

Еще одно предположение: если при снятии микросхемы произошел недогрев контакта - могло такое случится, что снялся шариковый вывод со слоем золота и КП осталась визуально чистой?

Было что при пайке свинцом SMD конденсаторов золото растворялось с площадок и равномерно покрывало обкладки конденсатора, как будто они из золота.

площадки видно что облужены (на фото одна КП желтовата, но это чисто фотоэффект, под микроскопом четко видно что там припой).

Уверены что припой а не никель?

Мне не нравится как выполнена защитная маска на верхней фотографии - в правом верхнем шарике она явно наползла на КП.
Измерьте диаметр вскрытия и сравните с тем что отправляли в задании на завод. У нас так один раз подправили герберы - 70% брака.

Непропай по диагонали, на её краях - может у вас плата тонкая или не HiTg или прогрев плохой.

[blackfin]

Имеем микросхему в корпусе BGA, 6-ти слойную плату с покрытием иммерсионное золото, стандартный свинцовый техпроцесс монтажа.
...
Во время эксплуатации произошел отказ микросхемы связанный с непропаем на конкретном выводе.
...
При снятии микросхемы и внимательном осмотре обнаружили что контактная площадка под этим выводом не имеет следов припоя (харрактерный золотистый цвет).
...
В общем может у кого нибудь будут идеи с чем может быть связан подобный дефект?

Так сделайте поиск по форуму - иммерсионное:

Иммерсионное золочение (Electroless Nickel / Immersion Gold - ENIG) «Атотех» (Германия)

Минусы:
Паяемость сильно зависит от правильного выбора очистителей, флюса и режимов пайки
Печатные платы должны хранится в вакуумной упаковке в шкафах сухого хранения
...
Возможно появление дефектов типа «черные площадки»

3. Я специально спросил главного технолога, как часто встречатся сейчас "black pad". Он сказал, что у нас уже давно не встречали.
Т.е. производства плат отстроили процесс нанесения иммерсионного золота.

1. Покрытие Золото-палладий-никель делаем.
Плюсы:
- гарантированное отсутствие дефектов типа Black pad после пайки BGA

Ваш, КО...

[Aner]

Просто плохой ENIG, те площадки чистый никель, на которые не попало сколь-нибудь золота и если попало то не закрепилось.
Встречалось такое, 100% брак при пр-ве плат.

[М-Плата]

Это брак платы. Очень тонкий слой золота даст в итоге черный цвет (никель близко), очень толстый не дает окрас, но эффект тот же - отсутствие смачиваемости. (
В этом смысле иммерсионное олово более надежный вариант. Да, не так красиво, но зато проблем именно с пайкой нет и копланарность идеальная.

Кстати, Вам еще повезло см.фото.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[life]

Спасибо всем огромное за информацию.
Версию с браком платы понял, самая вероятная, но самая неинтересная (в том плане что сами мы платы не изготавливаем, соответственно повлиять на это не можем, только смена поставщика).
Зато был повод внепланово проверить техпроцесс и выбить новый комплект перчаток для оператора ежедневно.

[Aner]

Не знаю как у вас с поставщиками, но в прошлом году, наши китайцы ( с которыми работаем несколько лет) переделали 8 слойные платы 100 штук за свой счет, после примерно аналогичного брака как на фото. Брак был только на 12 платах в партии 100 штук, но этого было достаточно. Неудобство для нас было только в дополнительных 4-х неделях ожидания.

[Tiro]

Не знаю как у вас с поставщиками, но в прошлом году, наши китайцы ( с которыми работаем несколько лет) переделали 8 слойные платы 100 штук за свой счет, после примерно аналогичного брака как на фото. Брак был только на 12 платах в партии 100 штук, но этого было достаточно. Неудобство для нас было только в дополнительных 4-х неделях ожидания.

А переделка не считается? Сейчас плата такая же деталька в изделии. Сменили детальку - переделка.

[Aner]

А переделка не считается? Сейчас плата такая же деталька в изделии. Сменили детальку - переделка.

Нет не считается. Будьте честны в конце концов. Пробуйте поставить себя на их место ... и ответ будет понятен.

Нам удавалось для много слоек получать ниже цены за подготовку для редактированых плат, если не требовалось переделывать внутренние слои, не менять стек, только верхний и/или нижний слой редактировали, ну и файл сверления оставался преждним.

[Tiro]

Будьте честны в конце концов.

В чем нечестен?

И не только про китайцев. Я не хочу ставить себя на место изготовителей плат. И перепаивать платы не хочу. У каждого свои потери за невыполненные обязательства.

[Ionistor]

Это брак платы. Очень тонкий слой золота даст в итоге черный цвет (никель близко), очень толстый не дает окрас, но эффект тот же - отсутствие смачиваемости. (
В этом смысле иммерсионное олово более надежный вариант. Да, не так красиво, но зато проблем именно с пайкой нет и копланарность идеальная.

Кстати, Вам еще повезло см.фото.

Что характерно, все необлуженные площадки - часть больших полигонов.
И, кстати, как тут быть, кого винить? Конструктора? Производство ПП за брак? Монтажников за неправильный режим пайки?
Второй вечный вопрос вытекает из первого. Что делать, что надо поменять?

Сообщение отредактировал Ionistor - Feb 25 2016, 06:36

[life]

Что характерно, все необлуженные площадки - часть больших полигонов.
И, кстати, как тут быть, кого винить? Конструктора? Производство ПП за брак? Монтажников за неправильный режим пайки?
Второй вечный вопрос вытекает из первого. Что делать, что надо поменять?

Судя по моему опыту от термопрофиля это не зависит.
Конструктор так же не при делах, он развел плату, если не устраивает теплоемкость отдельных контактных площадок и оборудование/техпроцесс не позволяет их нормально пропаять, то с какого технолог подписал документацию?
Условно можно обвинить завод/отдел снабжения который сэкономил при производстве плат, но в нашем случае (из всего услышанного/увиденного/прочитанного я все же склоняюсь к проблемам с покрытиемна конкретных контактных площадках) брак проявился на 1-й плате из 100+, то есть дефект не системный и не массовый.
В общем как обычно все: понять и простить (с), технологам, оператору и конструктору по ушам для профилактики, на завод даже смысла писать нет на мой взгляд.

[Mikle Klinkovsky]

В общем как обычно все: понять и простить (с), технологам, оператору и конструктору по ушам для профилактики, на завод даже смысла писать нет на мой взгляд.

Мне прям нравится подобный подход. Единственное правильное решение - скинуть с платы всё ценное и отправить взад заводу, для совершенствования их техпроцессов и профилактики, отвергается с мыслью "лучше мы своим нервы потреплем".

[life]

Мне прям нравится подобный подход. Единственное правильное решение - скинуть с платы всё ценное и отправить взад заводу, для совершенствования их техпроцессов и профилактики, отвергается с мыслью "лучше мы своим нервы потреплем".

Понятное дело, что плату заводу вернем, это было к тому, что доказывать и требовать в этой ситуации смысла особого нет, так как брак не систематический. А для информации безусловно отправим. Дело в том, что меня слабо волнуют внутренние проблемы завода, а вот свое производство необходимо поддерживать на должном уровне. Если ошибка на нашей стороне, то это моя проблема, а если ошибка на стороне партнера, то это максимум - расходы (деньги, сроки и т.п.), не самое плохое, что бывает.
Выводы, конечно, делать нужно и партнерам помогать по возможности.