что лучше TQFP или BGA при минусовой температуре?, Нужно работать -60 +85 в термокамере. Опции

[Reanimator++]

Есть проект для термокамеры где должна быть плис. Использую Altera Cyclone 2 или 3. Диапазон температур в камере -60 +85.
Дизайн не сложный, в основном асинхронные счетчики. Ну и ниос еще. Допускает разбиение на несколько микрух.
Нужно много лапок, думаю что поставить BGA484 или кучку TQFP144.
С одной БГА плисиной конечно мороки меньше, но нет уверенности что лучше будет работать на запредельном для альтеры минусе...
Мнения?

[EvgenyNik]

Интуитивно если, то гибкие выводы должны быть более стойкими к температурным деформациям.

[Hoodwin]

А можно уточнить, какой диапазон температур предполагается увидеть на корпусе ПЛИС?
Попадалась мне как-то одна статейка, в которой рассказывалось, что переходы температур довольно сильно влияют на долговечность паяных соединений, причем она сильно зависит от технологии пайки - наличие свинца в компонентах и в пасте при монтаже.

[Reanimator++]

Диапазон температур -60 +85. Будет работать в ступенчатом режиме - выход на температуру, выдержка 10 мин, измерение, переход на следующую температуру (шаг где-то градусов 10). Плисина соответственно полностью охладится воздухом камеры за это время (платы без корпуса).
Я собирал маленькое устройство на EP2C8 в TQFP144 корпусе - работает. Сейчас надо отмасштабировать его на большее число лап, вот думаю ставить БГА или кучу TQFP. До этого с БГА плисинами не работал, к тому же в таком диапазоне, стремно..

[Boris_TS]

Супостат применяет BGA микросхемы на -55С - +125С (для Virtex-6Q выпускаются даже RF1759), но только со свинцовыми шарами (никаких Pb free и в помине нет, что особо подчёркнуто в документации). Если вы не собираетесь приобретать ПЛИС Military speed grade, то из-за возрастающих затруднений с приобретением микросхем Industrial speed grade (-40C - +100C) со свинцовыми шарами, необходимо морально и технологически готовиться к reballing’у безсвинцовых шаров на нормальные свинцовые.
Вопрос о прочности шарикового соединения при предельных вибрациях (знать бы еще что это такое ?) и предельных температурах для меня остаётся открытым. Может быть имеет смысл в подфоруме у PCB’шников/механиков поспрашивать ? – может кто из них уже решил подобные проблемы, но для какого-нибудь DSP.

P.S. Касательно прочности "ногатого" соединения - слышал несколько раз от разных людей с разных заводов, что при демонтаже старых плат с планарными компонентами, периодически попадали такие случаи: припой полностью рассыпался и стал порошком, а микросхема держалась (и успешно функционировала !) на лаке, который и не давал высыпаться порошку "припоя", правда шаг у тех микрух был 1.25/1.27 и лак благополучно заливал каждый вывод со всех сторон.

С другой стороны, BGA даёт значительно лучшие показатели по массе/габаритам/предельной частоте IO на одно и тоже количество ног - поэтому переход на BGA, в конечном итоге - неизбежен.
Как вариант, можно было бы поработать с PGA (Pin Grid Array – как на CPU’шках) корпусами, но что-то я их давно не встречаю у ПЛИС.

Ну а если задача очень серьёзная, и партия будет тоже немалая, то после сдачи экспериментального образца, можно задуматься и над корпусированием (в т.ч. и на территории РФ) – тогда любой корпус (необходимя воякам приёмка), но и большая куча сопутствующих проблем.

[sazh]

Есть проект для термокамеры где должна быть плис.

С трудом понял мысль.
Если провести испытания в этом температурном диапазоне, так и коммерческое исполнение отработает Ваши тестовые воздействия (ограничения по времени, все равно в каком корпусе) на -60 +85.
А если это в камере должно работать постоянно при перепаде таких температур, это совсем другое.

[Reanimator++]

Партия небольшая, на экспериментальный образец два десятка плат, потом может быть одна две сотни.

Мысль насчет перенести тему здравая, посмотрел еще раз на название и понял )

Вопрос пайки думаю в конце концов решаем, тут все-таки снаружи он. Интересует также и внутренняя структура микросхемы (о которой я ничего не знаю). Как там подложки, разварка выводов выполняется, компаунды и прочее. Не будет ли у БГА принципиально лучшая или худшая устойчивость к такому перепаду температуры. Ведь речь идет о выходе за документированный диапазон (приобретать будем Industrial).

sazh, это измерительное оборудование, должно работать в камере постоянно при таких перепадах температур по 2-3 цикла в день..

[blackfin]

P.S. Касательно прочности "ногатого" соединения - слышал несколько раз от разных людей с разных заводов, что при демонтаже старых плат с планарными компонентами, периодически попадали такие случаи: припой полностью рассыпался и стал порошком, а микросхема держалась (и успешно функционировала !) на лаке, который и не давал высыпаться порошку "припоя", правда шаг у тех микрух был 1.25/1.27 и лак благополучно заливал каждый вывод со всех сторон.

Любой САПР позволяет нанести под корпусом TQFP микросхемы Glue Dots, - точки приклеивания, которые затвердевают при пайке всей платы в печи.
Под корпус TQFP144 должно влезть с десяток таких точек. После отвердевания такой клей выглядит как керамика и довольно прочен на разрыв.

[Verifi]

Супостат применяет BGA микросхемы на -55С - +125С (для Virtex-6Q выпускаются даже RF1759), но только со свинцовыми шарами (никаких Pb free и в помине нет, что особо подчёркнуто в документации).
P.S. Касательно прочности "ногатого" соединения - слышал несколько раз от разных людей с разных заводов, что при демонтаже старых плат с планарными компонентами, периодически попадали такие случаи: припой полностью рассыпался и стал порошком, а микросхема держалась (и успешно функционировала !) на лаке, который и не давал высыпаться порошку "припоя", правда шаг у тех микрух был 1.25/1.27 и лак благополучно заливал каждый вывод со всех сторон.

2.С другой стороны, BGAдаёт значительно лучшие показатели по массе/габаритам/предельной частоте IO на одно и тоже количество ног - поэтому переход на BGA, в конечном итоге - неизбежен.
Как вариант, можно было бы поработать с PGA (Pin Grid Array – как на CPU’шках) корпусами, но что-то я их давно не встречаю у ПЛИС.

BGA то применяют,только заливать их надо,и нет 100% гарантиий что от температуры и вибраций шары не скататься в мир иной.
Вообщето в авиавтоматике и например применять при температурных перепадах и вибрациях BGA и CSP корпуса у пендосов дурной тон,при поставке наших приборов это одно из условий заказчика-недавно столкнулся с этим.
Корпусированные одни и теже чипы в CSP работают при меньшей минусовой температуре чем QFP-даташиты производителя,резкие термоциклы не держат никак!Отказался в "спецпроектах" от них полностью,но это очень напрягает при поиске комплектующих под проекты-корпуса всё меньше и меньше
2.По массе и частоте выигрывают BGA,но по разводке проигрывают,плата то многослойная уже нужна, а в перепадах температур особенно минусовых ,она не очень хороша(ну может что-то типа 5 приёмки).
Чтоб не рассыпался в порошок, паяйте свинцовым припоем с индием 5-10%,после 20 лет эксплуатации на "борту" в 20шт изделий ,ни намёка на трещины,непропаи и пр.
С Glue Dots важно не переборщить ,корпус должень слегка гулять на ножках,компенсируя ТЛКР корпуса-а иначё рвёт выводы внутри,корпус трещит по ногам со всеми вытекающими при разгерметизации корпуса ,замерзании влаги над криссталом при минусе.

Сообщение отредактировал Verifi - Dec 2 2011, 12:41

[Reanimator++]

Корпусированные одни и теже чипы в CSP работают при меньшей минусовой температуре чем QFP-даташиты производителя,резкие термоциклы не держат никак!

Долго думал над фразой и так и не понял что же лучше )

Как я понял однозначного ответа нет, единственное что я вынес из обсуждения это рекомендации по монтажу и гидроизоляции.

Плата в любом случае будет 4-слойной из-за проблем с целостностью сигналов на двуслойке. Будем пробовать БГА, прорабатывая варианты отката на QFP..

Спасибо за ответы, буду рад другим мнениям!

[dxp]

Спасибо за ответы, буду рад другим мнениям!

Глупый вопрос. Если, как я понял, плата является частью испытательного оборудования, а не тестируемым изделием, то почему бы её не поместить в кожушок, в котором соорудить некое подобие термостатирования? Т.е. при приближении к температуре -40 С, включать нагреватель (мощный резистор или что что-нить подходящее). Тогда все ЭРИ будут в режиме и вопросов вообще быть не должно.

[BrotherRabbit]

Соглашусь со всеми, ноги TQFP очевидно более гибки чем корпус BGA, а значит более устойчивы к деформациям.
Видел, как BGA корпуса держат дополнительным прижимающим крепежом на плате.