PCBA 기술 - PCBA 제조 공정 및 PCBA 품질 검사 결함

PCBA 제조 공정 및 PCBA 품질 검사 결함

PCBA 품질 검사

1. 엑스레이 검사

PCBA가 조립된 후 X-Ray를 사용하여 배선, 개방 회로, 납땜 부족, 과도한 납땜, 볼 떨어짐, 납땜 누락, 팝콘 및 바닥에 숨겨진 납땜 조인트의 가장 일반적인 보이드와 같은 결함을 확인할수있습니다.

2. 주사초음파현미경

완성된 조립 보드는 SAM으로 스캔하여 다양한 내부 숨겨진 상태를 확인할 수 있으며, 포장 산업에서는 다양한 내부 공극 및 박리를 감지하는 데 사용됩니다. 

이 SAM 방법은 A(포인트), B(라인), C(영역)의 세 가지 유형의 스캐닝 이미징 파이프라인으로 나눌 수 있습니다. C-SAM은 표면 스캐너에 가장 일반적으로 사용됩니다.

3. PCBA 검사를 위한 측면도 및 날카로운 방법

이 방법은 사각지대에 제한된 작은 물체에 대해 광학적 확대를 통해 측면 육안 검사를 수행할 수 있습니다. 

BGA 볼 핀의 용접 상태를 통해 외륜 상태를 확인할 수 있습니다. 이 방법은 90° 회전 렌즈를 사용하여 초점을 맞춘 다음 고해상도 CCD를 사용하여 이미지를 전송합니다. 

배율은 50X~200X이며, 전면광 및 역광 관찰도 구현 가능합니다. 

솔더 조인트 상태에는 전체적인 외관, 주석 부식 상황, 솔더 조인트 형태, 솔더 조인트 표면 패턴, 플럭스 잔여물 등 다양한 결함이 포함되어 있음을 알 수 있습니다. 

그러나 이 방법은 BGA 내부 볼을 볼 수 없으며, 직접 관찰하려면 매우 얇은 광섬유 튜브 내시경을 복부에 삽입해야 한다. 

하지만 컨셉은 좋으나 실용성이 없고 가격이 비싸고 깨지기 쉽다는 단점이 있습니다.

4. 드라이버 강도 측정 방법

특수 드라이버를 돌려서 잭업할 때 발생하는 비틀림 토크를 이용하여 납땜 접합부를 찢어 강도를 관찰합니다. 

이 방법은 솔더 조인트 플로팅, 인터페이스 균열 또는 솔더 바디 균열과 같은 결함을 찾을 수 있지만 얇은 PCB 보드에는 효과적이지 않습니다.

5. 미세 절편 방법

이 방법은 시료 절단 및 준비를 위한 다양한 시설이 필요할 뿐만 아니라, 

문제의 근본 원인에 접근하기 위해 파괴적인 접근 방식을 사용하기 위해서는 정교한 기술과 풍부한 해석 지식이 필요합니다.

6. 침투염색법(통칭 적잉법)

샘플을 희석된 특수 적색 염료 용액에 담그고, 다양한 솔더 조인트의 균열 및 구멍을 모세관으로 관통시킨 후 건조시킵니다. 

각 테스트 볼 풋을 강제로 당기거나 들어올려 연 후 단면에 빨간색 점이 있는지 확인하고 솔더 조인트가 얼마나 완전한지 확인할수있습니다.이 방법은 Dye and Pry라고도 하며, 염료 용액을 형광 염료와 별도로 제조할 수도 있어 UV 환경에서 실제 색상을 더 쉽게 볼 수 있습니다.

BGA 볼 발 구멍 및 기타 단점

1. 솔더 조인트 보이드의 원인

다양한 SMT 솔더 페이스트로 형성된 솔더 조인트에는 필연적으로 다양한 크기의 보이드가 있으며, 특히 BGA/CSP 볼 솔더 조인트에는 더 많은 보이드가 있으며, 

고열 무연 솔더링에 들어가면 보이드가 연료를 추가하는 경향이 있습니다. 화재의 심각성은 필연적으로 이전보다 훨씬 더 심해질 것입니다. 

그 원인을 조사하는 것은 대략 다음과 같은 범주로 분류될 수 있다.

유기 재료: 솔더 페이스트에는 중량 기준으로 약 10-12%의 유기물이 포함되어 있습니다. 

그 중에서 플럭스가 많을수록 가장 큰 영향을 미칩니다. 다양한 플럭스가 분해되어 가스 발생률이 낮은 것을 선택해야 합니다. 

최고의 전략. 둘째, 고열의 플럭스는 솔더 표면의 산화물에 부착되므로 산화물을 신속하게 제거할 수 있는 사람은 보이드 형성을 줄일 수 있습니다. 

무연 납땜은 좋지 않기 때문에 보이드도 악화됩니다.

PCBA 솔더: 녹은 솔더가 납땜할 깨끗한 표면에 닿으면 즉시 IMC가 생성되어 솔더가 단단히 납땜됩니다. 

그러나 이 반응은 땜납의 표면 장력에 영향을 받습니다. 표면 장력이 클수록 응집력도 커지므로 외부 팽창에 필요한 접착력이나 유동성이 나빠집니다. 

따라서 표면 장력이 큰 SAC305 솔더 페이스트 솔더 조인트의 유기물이나 기포는 솔더 본체에서 빠져나오는 것이 허용되지 않고 본체 내에 갇혀 공동이 될 수 있습니다. 

첫째, 솔더 볼의 녹는점이 솔더 페이스트의 녹는점보다 낮아지면 캐비티가 계속해서 볼에 떠서 더 많이 축적됩니다. 

다음 두 그림은 이 아이디어를 그래픽으로 나타낸 것입니다.

회로 기판 표면 처리: 표면 처리 필름이 주석으로 쉽게 오염되면 공극이 감소합니다. 

그렇지 않으면 주석의 수축이나 납땜 저항으로 인해 기포가 모여 큰 구멍이 형성됩니다. 

솔더 조인트 균열을 쉽게 일으키는 인터페이스 미세 공간의 경우 은침침과 은침침이 더 일반적입니다. 

침지 은 표면에는 투명한 유기 필름이 있는데, 이는 납땜 중에 은 층이 액체 주석에 빠르게 용해되어 Ag3Sn5 IMC를 형성하기 때문에 은이 변색되는 것을 방지하는 데 사용할 수 있습니다. 

남은 유기막은 강한 열에 의해 필연적으로 균열이 발생하고 특히 "샴페인 버블"이라고 불리는 미세 구멍을 형성하게 됩니다. 

따라서 은층은 너무 두꺼워서는 안 되며 0.2μm 미만이어야 하는 것으로 알려져 있습니다. 

OSP가 너무 두꺼운 경우에도 인터페이스 미세공동이 발생하며 필름 두께는 0.4μm를 초과해서는 안 됩니다.

침지 은도금은 파이프에서 생성된 필름을 대체하기 위해 산성 욕조에서 구리 표면에 수행됩니다. 

변색을 방지함과 동시에 유기분자의 얇은 막을 표면에 배치하여 은 표면의 과도한 열화를 방지하고 납땜성에 영향을 줍니다. 

후속 용접 반응에서 은은 액체에 빠르게 용해되어 Ag3Sn5의 벗겨지기 쉬운 IMC를 형성합니다. 

인터페이스에 남겨진 유기 필름이 강한 열에 직면하면 "샴페인 버블"이라고 불리는 수많은 작은 구멍이 생길 수 있습니다. ." .

때로는 넓은 면적을 가진 솔더 패드에 보이드나 미세 구멍이 있을 가능성이 더 높습니다. 

이 경우 분할 방법을 사용하여 여러 개의 가스 배출 트렌치를 추가하거나 녹색 페인트 십자선을 인쇄하여 가스 탈출을 촉진할 수 있습니다. 

공허함. 마이크로 블라인드 홀에 의해 발생하는 보이드에 대해서는 전기 도금된 구리 방사형 홀이 최선의 선택입니다. 

보이드를 줄이는 다른 효과적인 방법은 솔더 페이스트가 물을 흡수하는 것을 방지하고 구리 표면이 지나치게 거칠거나 유기 잔류 필름이 생기는 것을 방지하는 것입니다.

PCBA BGA 무효 승인 사양

볼 피트에 구멍이 너무 많으면 전도성과 열 전달에 영향을 미치고 솔더 조인트의 신뢰성도 떨어집니다. 

아래 표에서 평면도 부분의 캐비티 직경 허용 공차의 상한은 볼 직경의 25%입니다. 

이 25% 직경은 전체 접촉 면적의 약 6%와 같으며 크기가 큽니다. 작은 공극도 함께 계산해야 합니다. 

볼 핀과 캐리어 보드 사이의 인터페이스나 회로 보드의 상부 및 하부 솔더 패드 사이의 공극은 실제로 균열의 주요 원인입니다.

공동의 직경은 위에서 볼 때 볼 직경의 25%를 초과해서는 안 됩니다. 

가운데 그림은 캐비티 직경이 볼 직경의 35%를 차지할 경우 패드 표면 면적비의 12%와 거의 같다는 것을 보여줍니다. 

오른쪽 사진은 볼 직경, 캐비티 면적, 단일 대형 구멍 등의 데이터를 측정할 수 있는 특수 소프트웨어가 장착된 새로운 X-Ray 장비를 보여줍니다.

PCBA의 BGA 구멍 분류

BGA 보이드는 위치와 출처에 따라 5가지 범주로 나눌 수 있습니다. 솔직히 말해서 위 목록의 보이드 분류는 매우 대략적이며 향후 반드시 수정될 것입니다.

BGA 매치메이킹

볼 핀 사이의 단락 이유에는 솔더 페이스트 인쇄 불량, 구성 요소의 잘못된 배치, 배치 후 수동 조정 또는 용접 중 주석 튀김이 포함될 수 있습니다. 

개방형의 이유에는 불량한 솔더 페이스트 인쇄, 배치 후 조정, 불량한 동일 평면성 또는 보드 납땜 패드의 불량한 납땜성이 포함됩니다.

BGA 차가운 폭탄

Cold Solder의 주된 이유는 열이 부족하여 솔더와 납땜할 표면 사이에 IMC가 형성되지 않거나 IMC의 수와 두께가 부족하여 강한 강도를 발휘할 수 없기 때문입니다. 

이러한 단점은 광학 현미경과 미세 절개를 통해서만 주의 깊게 검사할 수 있습니다.