Господа, нужна консультация по технологиям золочения, применимым для монтажа BGA-микросхем. Есть ли конкретная технология покрытия для BGA?
Существует ли стандарт, описывающий финишные покрытия печатных плат с BGA и какой?

Платы с BGA для меня золотят точно так же как и без BGA, пока не жаловался на плохое золочение либо плохой контакт.

Вы интересуетесь этим вопросом как заказчик или как изготовитель?

Если как заказчик, то Вам просто надо связаться с любым производителем, который осуществляет кроме изготовления плат и их монтаж, и уже с ним обговорить, что ему (производителю) удобнее. Вам же, в кнце кончов, надо получить работоспособную плату, а не золотое покрытие...

Интересуюсь как заказчик.
И объясню в чем вопрос. Проблема в том, что на "одном предприятии" было заказано несколько пробных плат с BGA.
На одной из плат были обнаружены места непропая контактов BGA.
И хотя даже сам производитель сознался в несоблюдении технологических норм, хотелось бы на будущее подробнее узнать, какой вид фин. покрытия наиболее приемлем для монтажа больших BGA.

И на каком этапе могут возникнуть причины непропая (исключая неправильно подобранный термопрофиль) отдельных контактов, отслаивания золочения на контактных площадках (если это возможно в принципе)? Может быть неправильно подобрана толщина золочения и т.д.?

Если есть где почитать - буду признателен за ссылку.

И не удивительно. К сожалению существует стойкое заблуждение, что лучше всего золотить места пайки - как правило у тех, кто сам не паяет или не умеет паять. В процессе пайки происходит растворение покрытия платы в припое - речь идет о настоящей пайке, а не о "навешивании соплей". Отсюда очевидно, что лучше всего выбирать покрытие платы, которое хорошо растворяется в олово-свинцовых припоях, поскольку с ними и работают. И, с учетом этого, наиболее предпочтительно покрывать места пайки олово-свинцом, серебром ...., а не золотом, палладием, которые очень плохо растворяются в олове. Золото будет вне конкуренции в разъемах, где требуется коррозионная стойкость, а не паяяемость. Единственный недостаток олово-свинцового покрытия - ухудшение паяяемости со временем, но это времена порядка месяца. Если есть сомнения в выше написанном, то попробуйте припаять к золоту, палладию и к "кондовому" олово-свинцу, но не очень старому. Или спросите у опытных монтажников: что лучше паять - золото или олово-свинец.

Ну не знаю, не знаю. Мы использовали и имерсионное золото и имерсионное олово. Результаты пайки при правильно установленных профилях были и есть и там и там хорошие. Лично мне, но это уж совсем субъективно, больше нравится золото. Хотя не совсем субъективно: при золотом покрытии намного дольше время хранения платы без деградации "паяльных" параметров. Это, наверное, единственное отличие.

Могу сказать чего нельзя делать ни при каких условиях для BGA - это использовать обычное лужение (hot air leveling) - половина шариков будет непропаяна.

Мы используем и покрытие золотом и HAL и BGA без проблем паяем. Только HAL должен быть качественным, а не бугристым.

"Просто Вы не умеете их готовить" ©
Не будьте так категоричны. Про золото могу лишь добавить, что хранить его долго нельзя -- слой тонкий, порядка 0,12...0,3 мкм, и при длительном хранении происходит миграция меди в слой золота, что резко ухудшает паяемость. По крайней мере требует более тщательной подготовки поверхности перед пайкой, о чём многие забывают...

В настоящее время наиболее продвинутые буржуи используют для пайки Omikron ™ Белое Олово:
"Имеется широкий выбор финишного покрытия поверхности, чтобы удовлетворить любые требования сборки. Альтернативы HASL (горячее лужение) используются, чтобы обеспечить ровную поверхность финишного покрытия (компланарность) для проектов с мелким шагом и BGA. Наиболее широко используемые альтернативы – Omikron ™ Белое Олово, иммерсионное золото, серебряное покрытие... Белое Олово – имеет ту же самую цену как HASL, но удовлетворяет требованиям компланарности мелкого шага. Большинство процессов сборки, которые профилируют HASL, будут способны применять Белое Олово без того, чтобы произвести изменения в процессе..." (перевод мой)

Возможен ли частичный непропай BGA из-за "кривой" установки по вертикали?
Дело в том, что на одной из своих плат я это уже видел: один край выше другого на 0,5 мм. Хотелось бы услышать мнение спецов.

Конечно - это может быть самое. о чем я писал про HAL: при наличии бугров на площадках как раз эти траблз и получаешь. Могут быть, конечно, и другие причины. Кстатит про фразу "Вы просто не умеете их готовить" - согласен, просто еще ни разу не видел кого-то, кто "умеет". Мы пользуемся довольно крутыми компаниями (например, бывшая HADCO, ныне Sanmina), и НИКТО еще HAL хорошо ни для BGA с высокой плотность (0.8 мм и менее) ни для Chip Scale Carriers с плоскими выводами (типа LCC) с шагом 150 микрон нам еще не делал. Я прекрасно понимаю, что теоретически это возможно, но практически... Да и нафига уродоваться, если есть другие технологии

Да не в буграх дело. Золото. Шары с одной стороны оттянуты сильнее. Это можно увидеть невооруженным глазом. Понятно, что проблема в установке, пьяном(й) монтажнике(це) и т.п.
Неясно другое, коль уж так поставили, то при остывании или после остывания при, вероятно, разных силах, действующих на шарики, возможен ли вариант срыва отдельных?

З.Ы. Вижу, что вся эта канитель становится уже бесполезной без документации.

Ув. GKI, какой гарантированный срок хранения для несмонтированных плат с покрытием Omikron?

вот несколько ссылок по белому олову (White Tin)
http://www.omnigraph.com/index1.html?conte...white_tin2.html
http://www.omnigraph.com/index1.html?conte.../white_tin.html

Информацию по Omicron ™ White Tin я брал здесь

Спасибо всем за ссылки.
Судя по рекламному описанию OMIKRON - это выгодная альтернатива NiAu, но всплывает вопрос о том, насколько он долгоиграющий.

В статьях фигурирует shelf life 1 год, но когда я посоветовался со своим тайваньским производителем, то получил ответ "1 год В ВАКУУМЕ"!
Интересно на какой срок хранения можно рассчитывать, если хранить при н.у. "в сухом темном месте, недоступном для детей")?

Если не секрет, зачем так долго хранить? Это же сверхнорматиное увеличение производственных запасов, которое неблагоприятно сказывается на экономических показателях предприятия...

Я Вас не совсем понял, долго это сколько?
Увы, в моей практике есть прецеденты, когда на линию монтажа нужно было занимать длинную очередь. И ждать приходилось до месяца, если позволяли сроки.
А т.к. я впервые собираюсь перескочить на белое олово, мне нужна гарантия, что монтажник, получив их, не вернет мне их обратно.
Откуда мне знать, может для этого покрытия 1 год в вакууме равен 2-м неделям на воздухе.

Мы изготавливали 3 года назад партию многослоек на Тайване. Все площадки и переходные покрыты NiAu. Особенность в том, что по ряду причин монтаж идет мелкими партиями и часть плат еще даже осталась. По части монтажа все OK!
Но потом качеством наших изделий начали интересоваться люди из фирмы - посредника. Оказалось, что у тайваньского изготовителя были проблемы с надежностью паек (проявлялось через год и более). Золото медленно переходило в припой, а от подслоя никеля потом все отходило (это упрощенная теория, зависит многих факторов). Мы собранные изделия сразу отправляем заказчику, причем они залитые. поэтому судить сложно. Но платы с NiAu нам больше не предлагают как самый лучший вариант.
Может у кого есть достоверные сведения о надежности плат с покрытием NiAu ?

Информация к размышлению.
Из описания покрытия OMIKRON следует, что технология относительно недорогая. Проконсультировавшись с изготовителем я выяснил, что плата с таким покрытием стоит примерно как плата с иммерсионным золотом 3u".
В результате я получил счет, в котором плата с OMIKRON дороже на 2$, чем плата с золотом 5u".
------------------------------------!!!------------------------------------------------
Господа, извините за дезинформацию. У изготовителя была ошибка в расчете стоимости. Платы с OMIKRON получились на 0,24$ дешевле.

Еще информация к размышлению:
вояки не разрешают золотить паяемые контактные площадки.
(как себя ведут гальванические пары медь-никель, никель-золото, золото-олово-свинец ?)
Как говорят, с течением достаточно большого времени проявляется т.н. черная пайка - разрушение паянного соединения.

Посмотрел гальванический ряд. Чистый никель рядом с оловом-свинцом и очень близко к меди (хотя неизвестно что под ним понимают при производстве плат). А вот золото от олова-свинца весьма далеко. А если еще есть остатки флюса, то гальванический процесс будет делать свое дело. Похоже, что покрытие золотом по любой технологии при повышенных требованиях к надежности и в жестких условиях эксплуатации лучше не использовать.

Уважаемый(ая) Jul, если Вам несложно, поделитесь какими-нибудь нормативами военной приемки или может быть ссылками на документацию, если она имеется.

Кто знает, расскажите про технологию Gold Flash (не у верен в названии).
Ни фига не знаю.

Более распостранённое название - Electrolytic Gold, обычная толщина покрытия 3-10 micro-inches твёрдого золота. Наноситься после 50-200 micro-inches электролитического никеля. В определённых областях толшина золота может быть увеличена на 30-50 micro-inches. Наиболее часто это применяют для edge-connectors, контактных колодок, механических переключателей и т.д . Впрочем такие покрытия могут быть использованы и для паяемых приложений вплоть до шага 0.5 мм (хотя конечно это удовольствие весьма дорогое). Применение метода ограничено aspect ratio не более примерно 8:1.Corrosion resistance и shelf life вполне приличные. Паяемость тоже. Хотя, впрочем, у меня был случай когда толстое золото было применено ко всей плате и в процессе сборки (они использовали их стандартный тепловой профиль) компаненты оказались недопаянными. После того как разобрались в ситуации достаточно легко всё исправили. В той плате пришлось применить этот метод покрытия из за наличия на плате специализированных smt колодок под BGA. Вообще то метод дорогой и имеет ограниченную область применения.

Странно, мне казалось, что "Flash" подразумевает нанесение металла не электролитическим способом. Видимо, я ошибался.
Тогда подскажите пожалуйста как называется технология нанесения металлизации в вакууме?

По поводу флэш-золочения.
Так называемое flash-gold наносится гальваническим способом.

Сейчас становится традиционной замена полного покрытия печатных плат Immersion gold (толщина Au 0.1...0.25 мкм) полным покрытием Flash-gold (толщина 0.025...0.1 мкм). Паяемость такого покрытия несколько хуже, зато оно существенно дешевле (сопоставимо с HASL).

И immersion gold, и flash gold наносятся на подслой никеля (около 5 мкм), поэтому взаимопроникновения меди в золото не происходит.
Типовой допустимый срок хранения плат до монтажа - 2-3 месяца. Если нужно хранить дольше, то надо хранить в сухом шкафу и в ненарушенной вакуумной упаковке. Кроме того, рекомендуется платы перед монтажом подвергнуть термообработке и очистке поверхности.

Могу сказать, что у нас заказывают многослойные платы под BGA преимущественно с покрытием Immersion Gold. Двухсторонние платы без BGA в некоторых случаях заказывают с Flash Gold, но чаще с HASL.
Платы с покрытием Immersion Tin практически не заказывают - а зря, ибо паяемость у него хорошая, как у HASL, а поверхность ровная, как у NiAu.

Я не слышал чтобы на печатные платы из органических материалов напыляли золото в вакууме как на микросборки. Если такой метод и существует он не получил широкого распостранения. Универсального метода покрытия пока ещё не придумали (см. статью Майкла Барбетта ), поэтому выбор оптимального покрытия производиться для каждой платы индивидуально. При этом в сложных случаях лучше проконсультироваться с изготовителем ПП и компанией, которая будет их собирать. Для ПП с BGA в основном мы используем покрытия ENIG, Electrolytic Gold и HASL. Немаловажно что эти покрытия широко распостранены и хорошо освоены производителями, поэтому при соблюдении всех норм проектирования, изготовления и сборки ПП c BGA, хороший и стабильный результат гарантирован. Если вы уверены в свох производителях, я думаю, что использование покрытия HASL для плат с BGA вполне возможно вплоть до шага 1 mm (если на плате нет других SMD компанентов с ультра малым шагом). Примерно год назад я спроектировал ПП, содержашую 49 штук FPGA в корпусе BGA-456 (шаг 1мм). В качесте покрытия был использован HASL. К настояшему времени мы собрали и отладили около двух десятков таких плат. Проблем с припайкой BGA практически не было. Одним из наиболее универсальным покрытий на мой взгляд является покрытие с палладием (nickel / palladium / gold). Мы использовали его в случае когда на одной плате собрались BGA с шагом 0.8 mm, SMD компаненты с ульта малым шагом и наш ASIC, который надо было разварить непосредственно на плату золотой проволокой.

Подобная тема подробно обсуждалась на pcad.ru. Покрытие платы золотом не допустимо если плата работает в жёстких условаях, перепады температур или вибрация, связано это с образованием очень хрупкой эвтеклики олово-золото. По крайней мере MIL стандартах(номер не помню надо искать) предписывается смывка золота с площадок и выводов перед пайкой. С имерсионным (или белым) оловом работаю постоянно. Из опыта работы вытекает следующее: имеются (покрайней мере я встречал) два вида покрытий, нанесённое на медь иммерсионное олово (достоинство низкая стоимость не дороже чем HAL, недостаток "одноразовая" паяемость, т.е. если но плате только SMD и только с одной стороны и пайка идёт в один проход всё нормально, если потом нодо допаивать выводные элементы то только с высокоактивными флюсами), иммерсионное олово на органическом подслое (недостаток дороже предыдущего варианта на 20%, достоинство отличная паяемость во всех видах и последовательностях). Сохранение паяемости у обеих видов покрытия примерно одинаковая т.е., в нормальных условиях обычно гарантируют месяц (реально прововали до 3 месяцев качественноя пайка), если хранить в вакумированной плёнке то гарантируют до года.

Самым надёжным вариантом покрытия для пайки BGA на сегодня считается OSP (Органическая защита поверхности).
Практически все производители мобильных телефонов используют двойные (комбинированные)покрытия ПП. OSP для мест пайки BGA и других компонентов, и химическое или гальваническое золото для мест контактов с кнопками и батареями.
По прочности OSP приблизительно на 20% чем традиционный HAL, который в свою очередь на 20% лучше чем золотое покрятие под пайку (см график во вложенном файле)

Ну вот! Пришли с монтажа платы с хвалённым покрытием OMIKRON!
Из 20-ти 9 уже отбраковали. Смачиваемость жуткая: это видно невооруженным глазом прямо на площадках. Нет растекаемости припоя. Что творится под BGA - даже представить себе трудно!
ЧТО СКАЖУТ ГОСПОДА ПРОФЕССИОНАЛЫ ПО ЭТОМУ ПОВОДУ?

..При монтаже использовалась паста NC293+ (AIM, Canada)

Я хотел бы уточнить по этой теме, какое финишное покрытие Au вам встречалось для непосредственной установки кристаллов СВЧ МИС на плату (типа RO4003) методами эвтектической пайки.

Теоретически, существует такое покрытие, как "Soft Gold" - толстое золото - порядка 3-5 мкм.
Его можно использовать как для пайки, так и для приварки.

Это что, галванически выращенное золото на Ni-Cu, как раньше делали на СВЧ поликоровых платах?

Немного уточнил - толщина покрытия примерно 1-2 мкм. И также как и для иммерсионного золота делается для всей поверхности платы. Но в отличие от него, SoftGold - покрытие более мягкое и может применяется для приварки кристаллов специальными тонкими проводниками.
Так, если для пайки использовать алюминиевые провода, то для удешевления производства можно использовать иммерсионное золото. Но для пайки золотыми проводниками применяется покрытие SoftGold.
Это покрытие, также как и обычное гальваническое золотое покрытие, требует для своего получения определенной технологической подготовки платы на производстве. Также как и ламели разъема для золочения технологически/временно подключают к шине питания, так и для золочения «мягким» золотом, все цепи платы требуют временного подключения к шине питания. Последующее разделение разных цепей на плате осуществляется при помощи неметаллизированных технологических отверстий, которые разрывают временные перемычки на плате. Естественно технологическая подготовка достаточно трудоемкий процесс на производстве и, хотя и не требует от разработчика/заказчика каких-то дополнительных усилий или требований, но может быть и неосуществима для очень сложных и плотных плат. Поэтому часто, в качестве альтернативы, вместо покрытия «SoftGold» рекомендуется покрытие иммерсионным золотом.