[短篇小說]解密BGA的焊接之謎08:討論IMC切片報告

又隔了兩天。約翰這次總算開竅了,知道要提前把實驗室的切片報告先轉寄給了亞力士參考,約翰這次也不直接找亞力士單獨討論了,而是用MS-Outlook的會議功能直接約了亞力士以及負責這個Omni5940開發的電子工程師馬克(Mark)一起開會來共同討論。

在會議室中…約翰先把故事的來龍去脈又大致說了一遍,主要是對馬克說的,然後把之前的紅墨水染色報告用投影機給放映出來,約翰猶豫了一下之後還是問了亞力士,請他幫忙解釋,在確認馬克了解後,又把這次的切片報告給投影出來,再請亞力士幫忙解釋。


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[短篇小說]解密BGA的焊接之謎07:焊錫破裂應力來源

「應力的來源主要可以分成來自工廠的製程端以及客戶的使用環境。工廠端的應力來源,我這邊基本上已經有在開始要求各代工廠全面使用《應力-應變計(strain gage)》針對容易產生應力的製程來量測並控管了。而客戶端的應力來源則比較難以控制,最大的不確定因素則來自客戶在操作時不小心將產品摔落地上,或是撞擊、擠壓使得產品發生變形。其實歸根究柢,就是應力造成"板彎"使得焊錫破裂,這個應該可以很好被理解。」

「我一直想讓所有人了解,就宏觀角度來說,焊錫是堅硬不耐拉伸與彎折,焊錫所能承受的應力是有限度的,一旦應力超過了焊錫強度,破裂就會發生。」


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[短篇小說]解密BGA的焊接之謎06:IMC是什麼

「至於什麼是IMC層?它是【InterMetallic Compounds】的英文縮寫,中文為【介面金屬共化物】。聽名字大概可以知道它是用來連接在不同金屬間的黏合劑,它基本上是兩種或兩種以上金屬元素在其介面處互相發生"原子擴散"或"化學反應"後所產生的化合物。因為錫膏及BGA錫球的主要成分為"錫",但是PCB焊墊上用來與焊錫連結的主要成分為"銅"或"鎳",我們公司所使用的PCB表面處理幾乎都是ENIG化鎳浸金,雖然其表面看到的是"金",但是金層其實非常地薄,薄到焊接時會完全溶解於融熔的焊錫當中,金層在這裡主要起到保護其底層金屬"鎳"免於氧化影響焊接品質的作用而已,所以ENIG的PCB焊接時只有比較厚的"鎳"層最終會與錫膏中的"錫"在其錫鎳的介面處形成Ni3Sn4的IMC。」


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[短篇小說]解密BGA的焊接之謎05:細數台灣實驗室

約翰猶豫了一下問:「那我可以把不良PCBA拿給你做紅墨水染色測試嗎?」

亞力士說:「可以是可以,但這次的費用要由你那邊來出,如果方便的話,建議由你那邊直接與實驗室聯絡,這樣也比較方便討論之後的付款事宜,而且你也可以直接跟實驗室討論要對那幾顆BGA做紅墨水檢測。」

約翰問:「那要找哪間實驗室比較好?」


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[短篇小說]解密BGA的焊接之謎04:NWO/HIP/切片/紅墨水

亞力士解釋道:「HIP是英文『Head in Pillow』的縮寫,中文一般稱為『枕頭效應』,也有人將之稱為『雙球效應』,因為它的典型現象就是一顆小錫球虛靠放在一顆大錫球的表面上,就像是一個人把頭靠放在枕頭上。其中的枕頭大多來自原來BGA上自帶的錫球,而小球則大多來自SMT製程印刷在PCB上的錫膏,其形成的原因大多是因為PCB或BGA的載板流經回焊區前承受不了高溫而彎曲變形,致使BGA的錫球與PCB上的錫膏分離,等到板子過了回焊區,在焊錫固化逐漸冷卻的過程中變形回復,於是又互相靠放在一起形成了大小球。」


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[短篇小說]解密BGA的焊接之謎03:2D/2.5D/3D-X光檢查

亞力士沉吟了一下說:「除了用手按壓在BGA上可以讓焊點短暫接通,鬆開後焊點失效之外,你們還有做過其他什麼驗證嗎?」

約翰也不是新手菜鳥了,他當然還有做過其他的驗證,於是說:「我們有拿去照X-Ray,可是我看不出來有什麼異常,X-Ray的照片我現在就發給你看一下。」約翰說完後就開始操作起手機將X-ray的照片轉寄給了亞力士。

亞力士在電腦上打開約翰傳送過來的X-Ray照片,看了一下確實沒有發現有什麼異常,於是開啟PowerPoint並把X-Ray照片拉到PowerPoint內,又在電腦上塗塗畫畫了幾條直線,接著說:「我從你拍的這些2D的X-Ray照片中也比對不出來有任何異常。」

相關閱讀:如何使用[2D X-Ray]來判斷BGA有否空焊?


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