{"id":10016,"date":"2025-11-24T23:47:11","date_gmt":"2025-11-24T23:47:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.besterpcba.com\/?p=10016"},"modified":"2025-11-24T23:47:11","modified_gmt":"2025-11-24T23:47:11","slug":"xray-void-analysis-ipc-criteria","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/kryteria-analizy-pustki-xray-ipc\/","title":{"rendered":"Analiza pustek RTG: Kryteria dopasowane do klasy IPC"},"content":{"rendered":"

Test Rorschacha w produkcji<\/h2>\n\n
\n
\"Zdj\u0119cie
Promie\u0144 rentgenowski ujawnia uwi\u0119zione kieszonki gazu, lub puste przestrzenie, wewn\u0105trz kul lutowniczych BGA, kt\u00f3re mog\u0105 wygl\u0105da\u0107 alarmuj\u0105co, ale cz\u0119sto s\u0105 benigniczne.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Kiedy po raz pierwszy spojrzysz na obraz rentgenowski Siatki Kulowej (BGA) w odcieniach szaro\u015bci, Twoja intuicja zazwyczaj podpowiada alarm. Widzi si\u0119 ciemny okr\u0105g (kul\u0119 lutownicz\u0105) z ja\u015bniejszymi, nieregularnymi plamami. Wygl\u0105da to jak choroba, g\u0105bka, albo \u2014 dla niezaawansowanych \u2014 defekt, kt\u00f3ry trzeba usun\u0105\u0107.<\/p>\n\n\n\n

W pokoju inspekcyjnym jednak nie sprawdzamy estetyki; sprawdzamy fizyk\u0119. Te ja\u015bniejsze plamy to puste przestrzenie \u2014 kieszenie gazu uwi\u0119zione podczas procesu reflow. S\u0105 brzydkie, tak. Ale w wi\u0119kszo\u015bci przypadk\u00f3w s\u0105 strukturalnie niegro\u017ane.<\/p>\n\n\n\n

Wyzwanie we wsp\u00f3\u0142czesnym produkcji elektroniki nie polega na osi\u0105gni\u0119ciu \u201eidealnego\u201d bezpusteowego z\u0142\u0105cza lutowniczego, co jest kosztowne i cz\u0119sto szkodliwe. Wyzwanie polega na odr\u00f3\u017cnieniu kosmetycznych pustek, kt\u00f3re przetrwaj\u0105 dziesi\u0119\u0107 lat w terenie, od strukturalnych pustek, kt\u00f3re p\u0119kn\u0105 pod obci\u0105\u017ceniem termicznym. Aby to zrobi\u0107, musimy zignorowa\u0107 odruchowe reakcje na \u201ebrzydkie\u201d obrazy i ca\u0142kowicie polega\u0107 na stosunkach powierzchni zdefiniowanych w IPC-A-610.<\/p>\n\n\n

Regu\u0142a 25%<\/h2>\n\n\n

Standard bran\u017cowy dla akceptowalno\u015bci monta\u017cu elektronicznego, IPC-A-610, jest zaskakuj\u0105co wyrozumia\u0142y, je\u015bli chodzi o pustki. Niezale\u017cnie od tego, czy budujesz produkt klasy 2 (laptopy, kontrolery przemys\u0142owe), czy klasy 3 (wsparcie \u017cycia, lotnictwo), kryteria pustek w BGA s\u0105 cz\u0119sto identyczne. Wed\u0142ug IPC-A-610 i towarzysz\u0105cego J-STD-001, kula lutownicza jest akceptowalna, o ile \u0142\u0105czna powierzchnia pustek nie przekracza 25% ca\u0142kowitej powierzchni kuli.<\/p>\n\n\n\n

Ta liczba zazwyczaj szokuje ludzi. Pustka 25% na monitorze wygl\u0105da ogromnie \u2014 jakby zabrak\u0142o \u0107wierci po\u0142\u0105czenia. Ale fizyka opowiada inn\u0105 histori\u0119. Pasta lutownicza, szczeg\u00f3lnie standardowe stopu wolne od o\u0142owiu SAC305, zawiera lotne sk\u0142adniki topnika, kt\u00f3re musz\u0105 si\u0119 odgazowa\u0107 podczas reflow. Je\u015bli czas powy\u017cej p\u0142ynno\u015bci jest kr\u00f3tki, lub je\u015bli element jest ci\u0119\u017cki, niekt\u00f3re gazy zostaj\u0105 uwi\u0119zione. To naturalne. Pozosta\u0142e 75% obj\u0119to\u015bci lutowniczej jest wystarczaj\u0105ce, by przewodzi\u0107 pr\u0105d elektryczny i wytrzyma\u0107 wstrz\u0105sy mechaniczne.<\/p>\n\n\n\n

W rzeczywisto\u015bci wewn\u0119trzne badania i dane dotycz\u0105ce niezawodno\u015bci przemys\u0142owej pokazuj\u0105, \u017ce kule BGA z pustkami od 15\u201320% cz\u0119sto prze\u017cywaj\u0105 tyle samo cykli termicznych co te z pustkami 1%.<\/p>\n\n\n\n

Istnieje ruch, cz\u0119sto inicjowany przez wysokiej klasy producent\u00f3w niszowych, sugeruj\u0105cy \u017ce dowolny<\/em> Iskro jest pora\u017ck\u0105. Mo\u017cesz us\u0142ysze\u0107 argumenty za piecami do reflowu pr\u00f3\u017cniowego, kt\u00f3re wyci\u0105gaj\u0105 atmosfer\u0119 z komory podczas lutowania, aby zgnie\u015b\u0107 p\u0119cherzyki. Je\u015bli budujesz satelit\u0119 do g\u0142\u0119bokiego kosmosu, gdzie naprawa jest niemo\u017cliwa, reflow pr\u00f3\u017cniowy jest wa\u017cnym, cho\u0107 kosztownym wymogiem. W przypadku pozosta\u0142ej elektroniki 99%, d\u0105\u017cenie do zerowej ilo\u015bci void\u00f3w jest marnowaniem pieni\u0119dzy i bud\u017cetu termicznego. Poddanie p\u0142ytki kilku cyklom reworku na napraw\u0119 voida 15% powoduje wi\u0119cej uszkodze\u0144 laminatu i podk\u0142adek miedzianych, ni\u017c void kiedykolwiek m\u00f3g\u0142by.<\/p>\n\n\n

Geometria akceptacji<\/h2>\n\n\n

Inspekcja to obliczenia geometryczne, a nie sprawdzanie nastroju. Gdy automatyczny system Inspekcji Rentgenowskiej (AXI) lub operator przegl\u0105da BGA, zadaniem jest obliczenie planowanej powierzchni void\u00f3w w stosunku do planowanej powierzchni kulki. To prosty stosunek: (Suma powierzchni void\u00f3w) \/ (\u0141\u0105czna powierzchnia kulki). Je\u015bli kulka ma 20 mil\u00f3w \u015brednicy, mierzymy liczb\u0119 pikseli na jasnych plamkach wzgl\u0119dem ciemnego ko\u0142a.<\/p>\n\n\n\n

Jednak voidy rzadko przypominaj\u0105 idealne ko\u0142a. Cz\u0119sto wygl\u0105daj\u0105 jak \u201cszwajcarski ser\u201d\u2014grupki malutkich p\u0119cherzyk\u00f3w \u0142\u0105cz\u0105cych si\u0119 i oddzielaj\u0105cych. Obliczenie dok\u0142adnej powierzchni tych nieregularnych kszta\u0142t\u00f3w jest szacunkowe, nawet dla zaawansowanych algorytm\u00f3w. Maszyna rysuje obramowanie wok\u00f3\u0142 skupisk void\u00f3w i sumuje je.<\/p>\n\n\n\n

Kiedy wynik oscyluje tu\u017c przy granicy\u2014np. 24% lub 26%\u2014zdanie ludzkie staje si\u0119 kluczowe. Musimy spojrze\u0107 na wierne odwzorowanie obrazu. To jeden du\u017cy void, czy grupa ma\u0142ych? Standard pozwala na obliczenia skumulowane, co oznacza, \u017ce mn\u00f3stwo malutkich p\u0119cherzyk\u00f3w liczy si\u0119 tak samo jak jeden du\u017cy, pod warunkiem, \u017ce nie narusza to innych regu\u0142 dotycz\u0105cych lokalizacji.<\/p>\n\n\n

Wyj\u0105tek od ciep\u0142ej podk\u0142adki (QFN\/BTC)<\/h2>\n\n
\n
\"Rentgen
W przeciwie\u0144stwie do kulek BGA, du\u017ce pola termiczne na elementach takich jak QFN mog\u0105 tolerowa\u0107 znaczne \u201cul\u0119k\u0142e\u201d voidy, cz\u0119sto do 50% powierzchni.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Kryteria zmieniaj\u0105 si\u0119 drastycznie, gdy odchodzimy od pin\u00f3w sygna\u0142owych (BGA) do p\u00f3l termicznych. Elementy takie jak QFN (Quad Flat No-leads) i inne komponenty z dolnym zako\u0144czeniem (BTC) maj\u0105 du\u017ce ods\u0142oni\u0119te pole w centrum, g\u0142\u00f3wnie do odprowadzania ciep\u0142a, a nie do sygna\u0142u elektrycznego. Poniewa\u017c jest to du\u017ca, p\u0142aska powierzchnia lutowana do pasuj\u0105cego du\u017cego, p\u0142askiego pola na PCB, gazy nie maj\u0105 gdzie uciec. To jak wyr\u00f3wnanie ciasta na pizz\u0119 bez uwi\u0119zienia p\u0119cherzyk\u00f3w powietrza; jest to niemal niemo\u017cliwe.<\/p>\n\n\n\n

W zwi\u0105zku z tym limit IPC dla tych p\u00f3l termicznych jest znacznie wy\u017cszy, zazwyczaj dopuszczaj\u0105c do 50% void\u00f3w. In\u017cynierowie cz\u0119sto panikuj\u0105, gdy widz\u0105 pole termiczne QFN, kt\u00f3re wygl\u0105da jak ulu, oznaczaj\u0105c je jako odrzucone. Jednak je\u015bli to pole jest lutowane z 50%, skuteczno\u015b\u0107 transferu ciep\u0142a jest zwykle wystarczaj\u0105ca dla parametr\u00f3w komponentu. Chocia\u017c kartotekowe dane producent\u00f3w, takich jak TI czy Analog Devices, czasami okre\u015blaj\u0105 bardziej restrykcyjne limity dla wysokopr\u0105dowych zastosowa\u0144 RF, to 50% jest standardem dla og\u00f3lnej logiki cyfrowej.<\/p>\n\n\n\n

Je\u015bli stale zauwa\u017casz ogromne voidy w tych polach termicznych\u2014np. 60% lub wi\u0119cej\u2014problem rzadko le\u017cy w profilu reflowu. To prawie zawsze kwestia projektu maski. Otw\u00f3r w masce o rozmiarze 1:1 (gdzie dziurka w masce jest tego samego rozmiaru co pole) nak\u0142ada za du\u017co pasty, uwi\u0119ziwszy lotne zwi\u0105zki w centrum. Rozwi\u0105zaniem nie jest modyfikacja pieca, lecz u\u017cycie projektu maski z \u201coknem\u201d (wzorowanego na szyb\u0119). Podzielenie du\u017cego kwadratu na mniejsze cz\u0119\u015bci z kana\u0142ami umo\u017cliwia ucieczk\u0119 gaz\u00f3w, cz\u0119sto obni\u017caj\u0105c voidy z 60% do 15% z dnia na dzie\u0144.<\/p>\n\n\n

Lokalizacja jest prawdziwym zab\u00f3jc\u0105<\/h2>\n\n
\n
\"Zbli\u017cenie
Void na interfejsie to krytyczna wada, poniewa\u017c tworzy punkt napr\u0119\u017cenia, kt\u00f3ry mo\u017ce prowadzi\u0107 do awarii z\u0142\u0105cza.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Podczas gdy rozmiar voida przyci\u0105ga ca\u0142\u0105 uwag\u0119, to<\/em> po\u0142o\u017cenie jest tym, co powstrzymuje in\u017cynier\u00f3w jako\u015bci do snu w nocy. Du\u017cy \u201cmasowy void\u201d unosz\u0105cy si\u0119 \u0142agodnie w centrum kulki lutowniczej rzadko stanowi zagro\u017cenie dla niezawodno\u015bci, poniewa\u017c jest otoczony przez sta\u0142y metal. Niebezpieczne voidy to te, kt\u00f3re dotykaj\u0105 interfejsu\u2014granicy mi\u0119dzy lutem a podk\u0142adk\u0105 komponentu lub lutem a podk\u0142adk\u0105 PCB.<\/em> to utrzymuje in\u017cynier\u00f3w jako\u015bci na nogach w nocy. Du\u017cy \u201emasowy pusty obszar\u201d unosz\u0105cy si\u0119 benignicznie w centrum kulki lutowniczej rzadko stanowi zagro\u017cenie dla niezawodno\u015bci, poniewa\u017c jest otoczony przez sta\u0142e metalowe otoczenie. Niebezpieczne pustki to te, kt\u00f3re dotykaj\u0105 interfejsu \u2014 granicy pomi\u0119dzy lutem a podk\u0142adk\u0105 elementu lub lutem a podk\u0142adk\u0105 PCB.<\/p>\n\n\n\n

Nazwiemy te \u201cpuste przestrzenie szampana\u201d, poniewa\u017c gromadz\u0105 si\u0119 na interfejsie jak b\u0105belki w szklance. Nawet je\u015bli te pustki stanowi\u0105 tylko 5% powierzchni, mog\u0105 by\u0107 katastrofalne. Tworz\u0105 punkt koncentracji napr\u0119\u017ce\u0144 dok\u0142adnie tam, gdzie tworzy si\u0119 zwi\u0105zek mi\u0119dzymetaliczny (IMC). Pod wp\u0142ywem wstrz\u0105su spadaj\u0105cego lub drga\u0144, p\u0119kni\u0119cie mo\u017ce si\u0119 rozpocz\u0105\u0107 przy tej pustce i rozprzestrzeni\u0107 si\u0119 po ca\u0142ej powierzchni, odcinaj\u0105c po\u0142\u0105czenie. Pusta przestrze\u0144 na interfejsie 5% jest niesko\u0144czenie gorsza od pustki w masie 20%. Dlatego zautomatyzowane liczby zda\u0144 o przebieg\u0142ej\/niepowodzeniach mog\u0105 by\u0107 myl\u0105ce; maszyna mo\u017ce zaliczy\u0107 borad\u0119 z 5% pustk\u0105, kt\u00f3r\u0105 ludzkie oko by odrzuci\u0142o, poniewa\u017c ta 5% znajduje si\u0119 bezpo\u015brednio na powierzchni pola.<\/p>\n\n\n\n

To tak\u017ce tutaj cz\u0119sto pojawia si\u0119 zamieszanie zwi\u0105zane z defektami \u201cHead-in-Pillow\u201d (HiP). Mo\u017cesz zobaczy\u0107 kszta\u0142t przypominaj\u0105cy pustk\u0119 lub dziwny podw\u00f3jny okr\u0105g na promieniowaniu rentgenowskim, ale HiP wcale nie jest pustk\u0105. To otwarty obw\u00f3d, w kt\u00f3rym pi\u0142ka zdeformowa\u0142a si\u0119, ale nie zla\u0142a si\u0119 z past\u0105 \u2013 wygl\u0105da jak ba\u0142wan lub g\u0142owa oparta na poduszce. W przeciwie\u0144stwie do pustki, kt\u00f3ra jest wska\u017anikiem procesu, HiP jest awari\u0105 funkcjonaln\u0105. Nie pozw\u00f3l, aby terminologia ci\u0119 zmyli\u0142a; je\u015bli masz HiP, masz otwarty, a nie problem z pustk\u0105.<\/p>\n\n\n

Pu\u0142apka fa\u0142szywego pozytu<\/h2>\n\n
\n
\"Obraz
Automatyczne oprogramowanie promieniowania rentgenowskiego mo\u017ce b\u0142\u0119dnie zinterpretowa\u0107 via pod polem jako du\u017c\u0105 pustk\u0119, tworz\u0105c typowy fa\u0142szywy alarm.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Nowoczesne maszyny rentgenowskie s\u0105 niesamowite, ale nie s\u0105 omniscjentne. Maj\u0105 trudno\u015bci z t\u0142em szumu. Je\u015bli masz via (wiercon\u0105 otw\u00f3r pokryt\u0105 pow\u0142ok\u0105) bezpo\u015brednio pod polem BGA, rentgen widzi powietrze w rurze via i oznacza je jako pustk\u0119 w kulce cyny. To klasyczny fa\u0142szywy alarm, gdy oprogramowanie widzi zmian\u0119 g\u0119sto\u015bci i krzyczy \u201cDefekt!\u201d<\/p>\n\n\n\n

Codziennie przegl\u0105damy te \u201cstos ko\u015bci\u201d odrzuconych obraz\u00f3w. W wielu przypadkach, to co maszyna zakwalifikowa\u0142a jako pustk\u0119 30%, jest w rzeczywisto\u015bci idealnie zalutowanym kulk\u0105 le\u017c\u0105c\u0105 na wierzchu za\u015bmieconego przez via. Musimy zweryfikowa\u0107 lokalizacj\u0119 via w plikach projektu, aby potwierdzi\u0107. Gdyby\u015bmy bezmy\u015blnie zgodzili si\u0119 na os\u0105d maszyny, wyrzucaliby\u015bmy lub przerabiali w pe\u0142ni sprawny sprz\u0119t.<\/p>\n\n\n

Niezawodno\u015b\u0107 ponad perfekcj\u0119<\/h2>\n\n\n

Celem inspekcji jest niezawodno\u015b\u0107, a nie perfekcja geometryczna. Przestrzegaj\u0105c limit\u00f3w IPC klasy 2 i 3 \u2014 25% dla kul signalowych, 50% dla pad\u00f3w termicznych \u2014 oraz skupiaj\u0105c nasz\u0105 uwag\u0119 na niebezpiecznych pustkach na interfejsie, a nie benignych pustkach masy, chronimy produkt bez niszczenia wydajno\u015bci produkcji. Akceptujemy, \u017ce lut jest materia\u0142em dynamicznym, organicznym, kt\u00f3ry wydmuchuje gazy i si\u0119 porusza. Tak d\u0142ugo, jak liczby i fizyka si\u0119 zgadzaj\u0105, p\u0142yta jest wysy\u0142ana.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Pustki w elektronice cz\u0119sto wygl\u0105daj\u0105 jak krytyczne defekty, ale s\u0105 naturaln\u0105 cz\u0119\u015bci\u0105 procesu produkcyjnego. Ten artyku\u0142 demistyfikuje analiz\u0119 pustek RTG, wyja\u015bniaj\u0105c standardy IPC-A-610 i dlaczego lokalizacja pustki jest wa\u017cniejsza ni\u017c jej rozmiar dla zapewnienia d\u0142ugoterminowej niezawodno\u015bci produktu.<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":10015,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"article_term":"","article_term_alternate":"","article_term_def":"","article_hook":"","auto_links":"","article_topic":"","article_fact_check":"","mt_social_share":"","mt_content_meta":"","mt_glossary_display":"","glossary_heading":"","glossary":"","glossary_alter":"","glossary_def":"","article_task":"X-ray void analysis at Bester PCBA: criteria that match the IPC class"},"categories":[12],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10016"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10016"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10016\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10180,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10016\/revisions\/10180"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/10015"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10016"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10016"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10016"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}