Lemljenje BGA integriranih krugova

Radi zaštite okoliša, zadovoljavanja zahtjeva tržišta, a u skladu s međunarodnim komercijalnim standardima i zahtjevima, mnogi integrirani krugovi prijelaze na tehniku (BGA) kučišta sbezolovnog lemljenja. Bezolovni lem(no-lead) se sastoji od kositra / srebro / bakar legure. Budući da je bezolovnoj leguri talište na 222 ° C, što je više nego što je tipično za legure sn/pb taljenja temperaturu od 183 ° C. Lemni profil mora biti ispitan i u potpunosti odgovarati proizvodnim uvjetima.

Ali tu nastaju problemi...



Nažalost bezolovni lem u odnosu na lem s primjesom olova ima znatno lošije karakteristike te je sklon pucanju uslijed temperaturnih razlika kojima je izložen neprestanom grijanju/hlađenju BGA paketa. Da bi se otklonio ovaj tip kvara potrebno je svaku od ovih kuglica zamjeniti novima Kako se može pretpostaviti to nije lako s obziroim da ih može biti i 1000 osim ako se ne koristi potrebna oprema.

Sam proces lemljenja se sastoji od niza pojedinačnih procesa. Sve je to potrebno da bi se osigurali strogo definirani uvjeti za pouzdano spajanje kontakata Bga kučista s pločom te da bi se izbjegao eventualni temperaturni šok Bga čipa.




Sam proces lemljnja odnosno profila je definiran specifikacijama proizvođača fluxa te samog čipa a sastoji se od 4 dijela:
Predgrijavanje
Aktivacija fluxa
Prelemljivanje
Hlađenje

Predgrijavanje

Predgrijavanje mora biti postepeno sve do zadane temperature da bi se izbjegle deformacije ploče i toplinski stres komponenti na ploči. Nakon što se postigla zadana temperatura potrebno je određeno vrijeme zadržati tu temperaturu radi razlike u termalnoj masi na djelovima ploče. Stopa porasta temperature je uglavnom 1-3 stupnja celzijusa po sekundi





Ključni čimbenik u određivanju odgovarajućeg profila je temperaturni profil koji odgovara pasti za lemljenje(flux) propisan od strane prizvođača. Neki paste zahtijevaju dugo vrijeme aktivacije fluxa, dok je kod nekih to vrijeme znatno kraće pa predugo zadržavanje u zoni aktivacije fluxa isti može izgubiti svojstva što može dovesti do loših veza između integriranog kruga i ploče




Proces prelemljivanja



Proces prelemljivanja počinje nakon što je pasta za lemljenje u potpunosti pripremila površinu lemnih kontakata uz optimalan porast temp 1-2 c/s iznad točke tališta lema. To vrijeme se naziva TAL(eng.time above liquidus.) U tom dijelu su bitne dvije vrijednosti. Max temperatura profila mora jasno bit ispod maksimalne temperature propisane od strane proizvođača integriranog kuga(obično oko 250) za najmanje 5 stupnjva jer bi u protivnom moglo doć do oštećeno unutar strukturečipa.

Druga bitna stvar je vrijeme ovog dijela procesa koje nebi smijelo bit ispod 30s da bi se osigurali pouzdani kontakti a s druge strane ne predugo jer pasta za lemljenje bi mogla izgubiti svojstva te može doć do oksidacije i drugih neželjenih posljedica koje također mogu uzrokovati loše spojeve lemnih mijesta




Nakon prelemljivanja počinje proces hlađenja koji se kreće do max 4 c/s.