В.Г. Блохин - Современный эксперимент (1062943), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Одна из главных причин подобных дефектов — разброс высоты полуды на контактных площадках пассивной платы. В подтверждение этого рассмотрим упрощеннуго схему формирования паяных соединений. Пример 4. На рис. 7.33 изображены четыре столбиковых вывода (рабочий электрод) активного компонента (условно расположенные в линию), которые прн найде контактируют с соответствующими контактными площадками рваной высоты. 376 Рис. 7.33 Схема формирова- ния паяпых соединений Рабочий электрод имеет высокую температуру, поэтому еше до опускания активного компоаента на плату полуда на его выаодак находится в расплавленном состоянии.
В момент соприкосновения одного из столбиковых выводов с мениском максимальной по высоте контактной площадки припой вывода раздвигается в стороны, а его твердое медное основание опирается на вершину меннска контактной площадни. В момент времени В в результате расплавления всего припоя а па выводе, и на контактной площадке кристалл опускается н твердым основанием другого вывода опирается на вершину мениска второй площадки меньшей высоты, В момент времени 1, расплавляется полуда иа второй площадке, кристалл вновь опускается и т.
д. Таким образом, полуда каждой из четыргх контактных площадок начинает расплавляться в разное время. С увеличением «разновысотиостн» менисков полуды интервалы времени между началом расплавления растут. В момент (з процесс заканчивается и рабочий электрод поднимается. Для получения удовлетворительного ивяного соединения необходимо, чтобы к моменту времени !4 успела расплавиться полуда на самой низкой контактной площадке и твердое основание вывода вошло в полуду.
Необходимо также, чтобы количесгао припоя оказалось достаточным для вытеснения оксидной пленки. На низких контактных площадках колячество припоя недостаточно для выполнения этих условвй. В результате позггнкают дефекты, заключающиеся в иепропае соединения. Если первые трп контактные пющадкп нагреваются слишком долго, то к моменту времени (з последнии вывод может вообще не войти в механи юскии контакт с пап~падкой платы.
На макснмзльных по высоте контактных площадках имеется избыток припоя, поэтому после окончания пайки припой располагается вокруг гюновапия вывода, существенно повышая >кестггость паяпого сосдинешщ. Последнее, в свшо очередь, увеличивает вероятность нарушений и зоне основания вывода нз-за напряжений, воэнинающих вследствие различия температурных коэффициентов линейного расшпрспян (ТКЛР) кремния и подложки. По зтггйг арпа~не основание вывода активного компонента может оказаться срезанным вдоль поверхности кристалла.
Исследованиями установлено, что основиымп факторами, вляющпми ва высоту полуды контактных плоншдок, яв:иются рззмер последних и конфигурация подсоединяемых к ним проводниковых линий. Уменыпение высоты полуды на контактных площадках происходит в результате перетекания припоя в процессе лужения иа площадки большей плошади, что вызвано нендентичностыо кэш~ллярного давления в объемах менисков полуды с различными радиусами кривизны. Кроме того. на высоту меннска полуды оказывакж влияние: силы тяжести, вызываюгцне перетекюпге припоя на няжелсжащне элементы топологч~н платы прн извлечении ее из ванны с припоем; вязкость припоя, задерживающая перераспределение припоя между элемсн.
тзип топологии по, тдействисм сил тяжести и капнллярного давления, силы поверхностного нзтяжеппя, ноздействующпс на мениск жидкости между вертикальной облужпваемой поверхностью и горазоитальной поверхностью зеркала прнпгж э ванне; действие капиллярных снл, которые во время извлечения платы подпитывают прпшгсм площадки, соедипешгые проводниками. Стсисгш влияния указанных фюлороз завпспг ог гопологнческпх особенностей пассивной платы (размеров и расположения коаггп гных плопгадок, наличия 12-38 !77 и размеров соединительных проводников), а также от режимов горнчего лужения, Рассматриваемый пример иллюстрирует возможность применения теоретических схем возникновения производственных погрешностей для анализа причин н оценки стспенн «разновысотности» полуды на контактных площадках пассивных плат гибридных микросхем конкретной топологии.
Статистическое исследование технологического процесса гор>щего лужения пассивных плат проводилось на платах, содержащих несколько гибридных микросхем с резисторами (сплав МЛТ) и имеющпх группы из четырех контактных площадок для установки активных вавссиых компонентов, Каждая контактная площадка в группах имела размеры 0,23Х0,25 мм, По периметру каждой гибридной микросхемы располагались кон. тактиые площадки большей площади >09Х09 н 0,7Х03 мм) для присоединения внешних выводов. Всего на сигалловой плате располагалось 30 гибридных микросхем по 32 коитактныс площадки з каждой.
Тпкнм образом, горячему лужению на каждой плате подвергалось 960 контактных площадок, что вполне достаточно для статистических исследований. Правомочность применения соответствующих теоретических схем для исследования процесса гс>ряч«то лужения оченпдна из рассмотрения его физико технологической сущности. Дайс>вительно, число факторов, определшощих «разновысотность» иолуды, достато пш о«лико. г!ет необходимости доказывать, >то кз«'дый из этих факторов кроме некоторого систематического воздействия оказьвзст и су>.убо случайное влияние иа «разиовысотиосщ» иолуды, юо следу>.г хотя бы из молекулярной природы большинства явлений, влияющих на процесс, Статистически» л>зтсриал представляет собой совокупность измерений высоты полуды Ь иа контактных площадках гибридной микросхемы, топологическии чертеж пассишюй чости которг»> изобра>кен на рнс, 7.34.
На рпс. 7Л5 в качсстпс примера представлены полпыс распределения выс>лы иолуды на контакп>ых плопшдьах пяти пассивных плат микросхем. Обри>ц,>ст на себя внимание единообразие эмпирических распределений, а именно их иразосторонпяя асимметрия. Общность эмпирических распределений позиоляе> сде- Рис 7.34 Т>юологичсскпй чертеж гибридной някро- гх> мы лэ( 0- 3 18 гэ 32 Эр Ь,яхн Рис, 7.35. Полигоны полных распределений иьк.'азы иалуды нв контактных илп- щадках пити пассивных инат микросхем: глг -- число коктакткых ллощалак, соответствующих ояределеииоа вместе полтлы Л пать предварителшиф вьшад о пили ~гиз закоиочсрн эгги в умы~лиях возникновения производственных погрсшност~ й высоты полтды из кбитчкзпых плошад«зх пассивной плиты конкретной ~опоэи пш На рассмотренном выше рис.
7.! ! нзображены кривые пашнях распределений значений случайной нслнишы э, з шэ рис 7.12--тсорслщсскан то агостини диаграмма, соответствующая данаой гсарепшеской схеме. Распределения на рис. 7 1! соотиетстнуют так~за схеме суммы производственных погрсшиостеи, для которой н числе слагаемых кроме с.~учайных, иод шнюашихгя уссизвиам центральной пре дельная гсоремы, имею~си слу шйпьи и нжгиучайпыш зиачепил центров ~руипирования и иолой рва. пвапнл юоорых мгншотся в заппсимостл зж некоторого зргумента г. Теоретические распределения на рис. 7.!1, приведенные для нелинейных функций а(1) н Ь(1) с то игаьш перегиба, подобны эмпирическим нв рис. 7.37э, ма позволяет в первом лриближсшш сделать вывод о прлиадлезк!гостя исследуемо~ а п(кпщсса к двиной разновидности ~еоретичсской схемы суммьг Прн этом мох ю предло,южить, чзо роль аргумента 1 выполняет фактор, под алияинсм которого в процессе горячша луэксппя возиикшот исидгвтичпые условия длч псрсраспрсдс. лепна (перетекания) припоя по оолужнвагмым проводникам.
Такай фактор мо жег определяться геояетри и скпчи особенностями топологичсского рисунка платы Охарактз ризонзгь этот факгор-аргумент неюпорой непрерывной величиной ! затруднительно, да н этом и нет необходимости. Такая ситуация аналогична известному в теории точиогзи частному случаи наличия сва зкоабразных фувкций а(1) в Ь(г]. Подобным прзызсрозз может слуэкигь н смешение партий изделий с ра зли шымн полями ряссеиваиия и пеитрами груипиронаиня производственных по. грыиностсй. С точки зрения и *пдснти шаг~и условий исрсшкапия пришл коизактиью и.,о.
щелки (сч, рис 7.01) можно ирпбли кенио разбить на следующие нязь партии. контактиыс площадка 09у0,9 мм, госдииепныс коммутирующими проводниками с внешними прямоутольнымп иьшодами модуля, распочоженнымн по его пер и метру (1. 18); контактные площадки 0,7э! 0,8 мм, соединенные коммутирующими проводниками с внепшими прямоуго шными выво;гамп модуля, расположенными по его периметру (3, 4, !8, 18, 17, 19. 30, 31); контакт гыс илоиглдкп. полярна соединенные коммутирующими проводниками с отводами (2, 6, !1. 13, рэл. 21. 28 291, коятпкжпяе пгплцаакн, попарно сосдииеингэе коммутлруюшими проводпиками без ззтвгэдо~з (8, 9, 23, 28); свободные ~ ин~.:~ктн~эг площадки, преднашачсниые н качестве одной иэ мэчск опоры для навесных компонентов (3, 7, 10, !2.
14, 22, 24, 28, 27, 32) Распределения погреиэностей высоты палуды внутри партии можно с извест. ныьз приближенном считать мгновенными, з е соответствующими определенному знзченинэ локатора~о ар!умсита 1. 1)з р с, 7.36 и юбряжсиа миирячсскзя точш азиза диаграмма В кач,зтг~с. а( гуззсити г и!зли~ 1 'ои~ р и о ' ии ~ лиг палых ! . гли 1дозх. 1!яснел 1и ~ нных в и ~пя 1 179 уг, плм Ф' Ф 5 Панай ЛОРГЛОП Рис. 7.37. Модернизированный топологнческий чертсйг модуля Рнс. 7.36, Точностные ггпаграммьс †л †зе†нзнененне пентров грулннровзннн середних знзтенз1й> догрсшно.
отей еысотм эзлулм; — -- — кзнененне средних квадраткеегннх знзееннй; Гз — высота ноауды хгЧОО О Р >Е ЕО ОО 55 й,плп Рпг. 7.38. Полпгоиы распределений высоты полуды па контактных площадках че- тырех пассивных мккросхем с модериизировзещд топологией: ю„-. гнело контактных площадок, соответствующих снрсгюленвой высоте оолуды й 5О 75 уа 75 гО 5 Г~ Р,рД ~~ 1~~~/! й мхи г у помер пиргэии Рис. 7.39. Точностная диаграмма после модернизации топо- логического чертежа модуля: — Х вЂ” Х вЂ” яэнея«нн« Нен«роз групяияоззння яогр«шяостзя зы«зты яоэудм; — — — изменен«« среязнх кзздрзтнческнх зззчзняа га га (а га ке улучшения условий перераспределения (перетекания) припоя, т.
е. в порядке, указанном выше. Сравнивая эмпирическую точностную диаграмму с теоретической (см. рис. 7.!2), можно заметить, что они аналогичны по внешнему инду. Последнее подтверждает принятую выше гипотезу о нринадлен ности нсслсдуе. мого процесса к разновидности схемы суммы прн одновременном наличии нелинейных функций а(!) и Ь(!) с точками перегиба. С целью снижения «разнонысотностн» полуды была проведена работа по модернизации топологического чертегка микросхемы, которая заключалась в умень.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
