Prüfung der Lötqualität eines BGA-ICs mittels Anschliff

Franz Ganster

Hallo Foristen,

Weil ich gerade Arbeitsmäßig dabei bin dachte ich, mal so etwas in das Forum einzustellen.
Man sieht hier ein Ball-Grid Array IC angeschliffen. Die "Kugeln" sind die Lötbälle, Dm ca 0.4 mm
Der dunkle Streifen auf der Oberseite ist das Plastikgehäuse des BGA-ICs, mit Kupferinseln auf
denen die Lötbällchen gelötet sind. Die Unterseite ist der Baugruppenträger, also der Print, PCB genannt.
Das "Wellige" im PCB sind Glasfasern im Harz die den PCB verstärken. der PCB selbst ist ein Multilayer =
mehrschichtig aufgebauter Print mit 8 CU-Lagen innen und 2 aussen.

Mit voller Auflösung ist der Anschliff hier zu sehen:
http://www.aesfga.com/mikroskopforum/bga-ic.jpg

Vielleicht interessiert es , da man solches doch eher selten sieht.
fg Franz

GerhardG

Hallo Franz,

danke für den Einblick in das Innere eines ICs und die genaue Erklärung. Das ist ganz eine andere Mikrowelt, als ich üblicherweise zu sehen bekomme.

LG
Gerhard

Franz Ganster

Hallo Gerhard,

bei 50% des Balls höre ich auf, ich geb dir dann einen Prüfling wenn du willst.
Du hast ja auch Auflicht.

lg
Franz

Michael

Hallo Franz,

danke dass du uns diesen Anschliff hier zeigst. Aus der Perspektive habe ich so Chips noch gar nicht gesehen. Das XXL-Foto habe ich mir angesehen, in dem Zusammenhang hätte ich ein paar neugierige Fragen.
- War das ein Gutteil oder ein Schlechtteil?
- Dass die Kugelform noch so vorhanden ist, hätte ich nicht erwartet. Ich hätte eher vermutet, dass die Kontaktfläche des Lotes oben und unten größer ist. Durch etwas Recherche habe ich ein paar Bilder von der Form gefunden, die ich eher erwartet hätte: http://www.eng.auburn.edu/ee/cave/bgareliability.html
- Manche der Lotkugeln liegen haarscharf neben einer Leiterbahn (z.B. die ganz rechts oder die beiden ganz links). Täuscht das auf dem Foto weil du noch nicht exakt in der Mitte warst oder ist das tatsächlich so gewollt? Wenn das wirklich so gewollt ist, muss das ja ganz schön kniffelig in der Fertigung sein. Ich weiß zwar dass die Positionierung mittels kameragestützten Bestückungsautomaten recht exakt möglich ist, aber so genau?

Viele Grüße
Michael

Franz Ganster

Hallo Michael,
Es ist ein Schlechtteil. Die Löttemperatur war offensichtlich zu gering bemessen. (ROHS) Das reine Sn auf der PCB
wurde offensichtlich vom Ball aufgesaugt, es bildeten sich auch kaum intermetallische Phasen aus.
Das ist eben bei den Mustern VOR der Serienfertigung der Fall, darum wird durch solche Tests auch
die optimale Löttemperatur, mit wenigstem Bauteilstress so gefunden. Hat man die, geht es in die Serienfertigung.

Die Kugeln liegen eben aus vorgenanntem Grund neben der Leiterbahn, weil das Zinn dort weg(gesaugt) wurde.
Die Positionierung ist extrem gut und genau, diese Prozesse werden einwandfrei beherrscht. Abgesehen davon,
verflüssigt sich der Ball so wie es sich gehört, vollständig am PCB zentriert sich durch die Kräfte, die jeden Ball symetrisch
sehen wollen, der ganze IC von selbst aus.

fg
Franz

Michael

Hallo Franz,

danke für die ergänzenden Bemerkungen. Das erklärt die von mir gemachten Beobachtungen vollkommen.
Es ist immer wieder interessant zu sehen, wofür man Mikroskope sonst noch nutzen kann.

Viele Grüße
Michael

Franz Ganster

Hallo Michael,
na dann werde ich mal demnächst einen Schliff durch meinen 20 Lagigen Multilayerprint mit burried Vias und 50µ lagenabstand zueinander
geschliffen herzeigen und kommentieren. Der hatte auch einen Fehler der ganz besonderen Art.
Überaschung folgt demnächst hier in diesem Theater

lg
Franz

IBGL²

Hallo Franz,

ja da bin ich auch gespannt. War doch zu meiner Zeit Multilayer mit 4 Schichten so das Ende der Fahnenstange. Selbst war ich in den 70.ern schon froh meine doppelseitigen Platinen gesund durch die Produktion zu bekommen.

Zitat

Abgesehen davon,
verflüssigt sich der Ball so wie es sich gehört, vollständig am PCB zentriert sich durch die Kräfte, die jeden Ball symetrisch
sehen wollen, der ganze IC von selbst aus.

Das ist eine schöne Umschreibung für die Oberflächenspannung, die ja nicht nur Wasser und Flüssigkeiten betrifft, sondern auch bei Metallschmelzen und Feststoffen gilt.
Vielleicht gibt das meinen derzeitigen Arbeiten mit der Tropfenkollisionsmorphologie noch den Kick, das mal auf flüssige Zinnlegierungen auszuweiten.

Ich habe da eine NASA pfd zum Thema :

Zitat

"Surface Tension Measurements of Liquid Metals by Quasi-Containerless Pendant Drop Method"

Da messen die den Durchmesser von gerade gebildeten, fallenden Tropfen. Auch das Tropfengewicht läßt sich heranziehen. Und ganz spannend dürfte es werden, wenn es sich herausstellt, daß auch der Vorgang bei der Kollision mit ähnlichen von mir momentan: "dynamisches Verhalten der Oberflächenspannung" bezeichneten Effekten einhergeht. Warum auch nicht ?

gespannte Grüße

Lothar

Jetzt mitmachen!