Влияние расположения теплозащитного экрана на доработку

Oct 28, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 15118 (2022) Цитировать эту статью

1232 Доступа

Подробности о метриках

В этом исследовании изучалась эффективность мест размещения теплозащитного экрана во время процесса доработки, чтобы избежать тепловых и механических повреждений соседних компонентов массива шариковых решеток и их паяных соединений на сборке двусторонней печатной платы. Использовались три типа мест размещения теплозащитного экрана: образец X — индивидуальное размещение теплозащитного экрана на соседних компонентах места доработки; образец Y, U-образный, и образец Z, теплозащитный экран квадратной формы, размещенный соответственно в месте расположения источника тепла. Результаты испытаний на окрашивание и растяжение, инфракрасную термографию и измерения температуры были проанализированы, чтобы понять взаимосвязь между расположением теплового экрана и повреждением паяного соединения во время доработки. Размещение теплозащитного экрана в месте расположения источника тепла на дорабатываемом компоненте может снизить пиковые температуры в соседних местах дорабатываемого компонента до 8,18%. Пиковые температуры в центре и в углах компонента BGA можно поддерживать на уровне ниже 195 °C и 210 °C соответственно, чтобы улучшить качество паяного соединения в соседних местах дорабатываемых компонентов за счет уменьшения повреждения паяных соединений более чем на 50 %. Это полезно для управления температурным режимом во время доработок, связанных с размещением компонентов массива шариковых сеток высокой плотности на сборке двусторонней печатной платы.

Переработка сборки печатных плат (PCBA) часто используется в обрабатывающей промышленности как полезная мера по сокращению отходов и, как следствие, к увеличению общего дохода компании. Переработка печатных плат становится все более важной во времена трудностей с получением компонентов, повышенного спроса на гибкость и коротких циклов разработки продукта, необходимых для его подготовки к выходу на рынок1,2. Основное преимущество ремонта печатной платы состоит в том, что в зависимости от степени повреждения его можно выполнить быстрее, чем его замену3.

Процесс переработки компонентов массива шариковых решеток (BGA) известен как переделка массива площадей. Паяные соединения скрыты под корпусом компонента, что усложняет доработку устройств с массивом площадей4. Сочетание требований к более высоким рабочим температурам для бессвинцовой пайки и чувствительной природы компонентов массива затрудняет определение процедуры доработки бессвинцовых компонентов BGA5. При проектировании изделий с высокой плотностью размещения несколько компонентов BGA размещаются близко друг к другу; следовательно, соседние места доработки компонентов имеют высокий риск подвергнуться термическому оплавлению во время доработки6. Некоторые препятствия можно преодолеть только путем внедрения новых или пересмотренных методов, таких как более жесткие температурные профили и предельная точность при ремонте печатных плат7.

Тепловой экран используется во избежание термического или механического повреждения компонента, печатной платы (PCB), соседних участков дорабатываемых компонентов и паяных соединений. Тепловой экран может минимизировать разницу температур между нижней и верхней сторонами печатной платы во время процесса оплавления горячим воздухом для снятия и сборки BGA, тем самым уменьшая воздействие теплопередачи на соседние компоненты8. Повреждение компонентов и трещины в паяных соединениях могут быть вызваны непреднамеренным оплавлением паяных соединений соседних компонентов9. В результате взаимодействия припоя на основе олова и медных площадок в процессе сборки и эксплуатации паяных соединений образуется интерметаллическое соединение (IMC)10. Низкие механические характеристики припоя могут быть вызваны очень толстым слоем IMC. Кроме того, форма IMC оказывает большое влияние на надежность паяных соединений11. Из-за присущей им хрупкости толстые IMC легко разрушаются, а напряжение, вызванное продольной трансформацией, вызванное отрицательной объемной реакцией, накапливающейся на границе раздела припой/IMC и внутри слоя IMC, может вызвать ухудшение механических свойств12. Тепловой экран во время процесса доработки также предотвращает чрезмерное утолщение слоев IMC на паяных соединениях соседних компонентов, что может повлиять на качество и надежность паяного соединения13. Ограниченные исследования посвящены управлению температурным режимом с использованием теплового экрана во время доработки, связанной с размещением компонентов с высокой плотностью на двусторонней печатной плате14,15.