2417736_ja-JP

是

BGAのはんだ付け、検査、信頼性に関する技術的説明SPC5200CVR400B要請

NXP技術サポートチームへ、

現在、 SPC5200CVR400B(REV1) BGAデバイスを使用しており、その組み立てやはんだ付けの信頼性についてご指導いただけるとありがたいです。

この装置は 272ボールBGAパッケージで供給されているため、組み立て後ははんだ付け部分やパッドが見えず、目視検査によるはんだ付け品質の確認が困難です。

以下の点について説明していただけますか?

推奨されるはんだ付け/リフロープロファイル
- 推奨されるリフローピーク温度。
- 最大許容リフロー温度およびリフロー時間。
- 許容されるリフローサイクル数。
湿気に対する感受性と保管方法
- 組み立て前の推奨保管条件
- 防湿袋を開封した後の床の寿命。
- 床の耐用年数を超過した場合のベーキング要件。
はんだ付け不良／はんだ接合部の不具合に関する懸念
- このデバイスは、組み立て時にはんだ付けの乾燥、濡れない、枕に頭を抱えた欠陥に悩まされることはありますか?
- SPC5200CVR400B BGAパッケージに関連する既知のハンダ付けの問題はありますか?
- このような問題を最小限に抑えるために、どのようなプロセス管理が推奨されますか？
検査方法
- BGAのはんだ付け部分が見えない場合、NXPはどのような検査方法を推奨していますか?
- 2D X線検査で十分でしょうか、それとも3D/CT X線検査が推奨されますか？
- すべてのBGAボールが正しくはんだ付けされていることを確認するためのガイドラインはありますか?
故障解析
- このデバイスの断続的な接続やはんだ接合部の開口を特定するにはどのような方法が推奨されますか?
- NXPは、はんだ接合部の健全性を検証するために、境界スキャン（JTAG）、機能テスト、X線検査、断面解析、またはその他の手法を推奨していますか？
パッケージの信頼性
- SPC5200CVR400Bのはんだ接合部の信頼性、パッドのクレーター、歪み、BGA接続の失敗に関連する既知の現場問題はありますか?
- このパッケージに特有のアプリケーションノートや組み立てガイドラインはありますか?

SPC5200CVR400Bに関して、利用可能な組み立てガイドライン、アプリケーションノート、信頼性報告書、またはパッケージごとの推奨事項を教えていただけますか?

再開まで今しばらくお待ちください。

よろしくお願いいたします。

アビジート・ソランク

Re: Technical Clarification Request for SPC5200CVR400B BGA Soldering, Inspection, and Reliability

こんにちは、

SPC5200CVR400B（REV1）の組み立て工程に関する詳細なご質問をいただき、ありがとうございます。

現在公開されているSPC5200CVR400Bの情報に基づくと、鉛フリー組立に関する関連制限は以下のとおりです。

パッケージ:272ボールプラスチックBGA、ピッチ1.27mm、約27mm×ボディ。
湿気感受性レベル：MSL 3。
JEDEC J-STD-033の取り扱い要件に基づき、MSL3デバイスは防湿袋を開封後、30℃以下/60%RH以下の環境下で168時間のフロアライフ（保管寿命）を有します。
鉛フリーリフロー時のパッケージ本体最大温度:260°C。
パッケージのピーク温度での最大時間:40秒。
認定されたリフローサイクルの最大回数：3回。

リフロープロファイル

NXPはすべてのボード設計に対して一つのユニバーサルオーブンレシピを指定していません。実際のプロファイルは、はんだペーストサプライヤーの推奨に基づいて確立され、組み立て済みPCB上で、BGAセンターやコーナーを含む代表的なホット・コールドの熱電対で検証されなければなりません。

典型的なSAC鉛フリープロセスでは、はんだ接合部は通常235°C以上、はんだペースト供給者が要求する温度に達し、パッケージ本体は260°C以下に保たなければなりません。260°Cの値は、パッケージ本体の最大限界であり、目標のはんだ接合温度ではありません。ピークパッケージ温度での40秒の制限も尊重しなければなりません。はんだボールとハンダペーストの合金は互換性がなければならない。

また、3サイクルの制限には基板レベルのリフロー全ての露出が含まれていることにご注意ください。リフロー作業の間隔が適用される床材寿命を超える場合は、再度、水分処理に関する要件を適用する必要があります。

湿気の取り扱いと保管

未開封のデバイスを元の無傷の防湿層パッケージのまま保管し、湿度感受性ラベルの保管条件や封印日の情報を守ってください。袋が開けられると、MSL3のフロアライフクロックが開始されます。残りの機器は、処理していないときは乾燥剤で密封するか、温度管理された乾燥キャビネットに保管してください。

保管寿命を超過した場合、湿度インジケーターカードが許容範囲外の場合、または部品がIPC/JEDECの要件に従って保管されていない場合は、リフローの前にデバイスをベーキングする必要があります。焼き付け温度と時間は、IPC/JEDEC J-STD-033およびキャリアの耐熱温度に従って選択する必要があります。SPC5200CVR400Bは、オーブン対応のトレイに収納された状態で出荷されると記載されていますが、オーブンで焼く前にトレイの耐熱温度を確認する必要があります。

乾式はんだ、非濡れ性、枕に頭を突っ込む

公開された製品情報には、特定のSPC5200CVR400Bはんだ失敗モードは明記されていません。他のPBGAデバイスと同様に、開口、濡れない、不十分な崩壊、枕に頭を置くことは、はんだの浸着不足、酸化や汚染、配置ミス、パッケージやPCBの歪み、共面性の悪さ、または不適切な熱プロファイルによって生じることがあります。

推奨されるプロセス管理には以下が含まれます。

パッケージの機械情報に指定されたPCBランドパターンを使用し、PBGAパッケージに適用されるPCBレイアウトの推奨に従います。
はんだペースト検査を用いて、はんだペーストの状態、保管状況、印刷量、位置合わせ、および開口部の解放状態を確認します。
PCBの平坦度、パッケージの取り扱い、配置精度、部品の歪みを制御します。
BGAの中央と角の部分をプロファイリングし、ボードの端だけでなく。
互換性のある鉛フリーはんだペーストを使用し、適切なフラックス活性と濡れ時間を維持してください。
プリント基板のパッドおよび部品端子の酸化と汚染を制御する。

検査

はんだ接合部がBGAの下にあるため、目視だけでは全体のアレイを確認できません。X線検査は適切な非破壊的な生産・スクリーニング方法です。2DX線は、粗い開口、ショート、ブリッジ、はんだ不足、空隙の日常的検出に使用できます。3D X線やCTは、プロセス開発、欠陥の局在、重なり特徴、2D画像が決定的でない場合などに有用です。NXPは、この装置に関して2D X線と3D X線のどちらか一方を普遍的に推奨するものではありません。

工程の適格性評価や故障解析には、X線検査と、断面分析や浸透探傷試験などの破壊的な試料分析を組み合わせる。単一の非破壊方法では、すべてのはんだ接合部の完全性をすべての条件下で証明することはできません。

故障解析

断続的な接続や接続断の疑いがある場合、推奨されるアプローチは、以下の点を関連付けることです。

電気的連続性、関連するネットやテストアクセスが利用可能な境界スキャン/JTAG、機能テストなどです。
欠陥が2Dでは解消できない場合は、できれば3D/CTによるX線検査が望ましいです。
故障した信号や機能を監視しながら、温度サイクル試験、または温度制御／機械的刺激を行う。
代表的な故障部品について、断面分析および／または浸透探傷分析を実施する。

境界スキャンと機能テストは相互補完的な関係にある。これらは電気的に断線している箇所や断続的な接続箇所を特定することはできますが、それ自体で全ての電源、接地、または機械的に弱いはんだ接合部を検証できるわけではありません。

パッケージの信頼性

現在公開されている製品情報では、はんだ接合の信頼性、パッドのクレーター、歪み、BGA接続の故障など、SPC5200CVR400B特有の既知の問題は特定されていません。そのような故障が観察された場合は、NXP FAE/品質組織を通じて製品固有の故障分析を行うべきです。デバイスのロット/日付コード、防湿袋の密封日、湿度インジケーターカードの状態、使用履歴、PCBのランドパターンと積層構造、はんだペースト情報、完全なリフロープロファイル、X線画像、および不良サンプルまたは断面画像をご提供ください。

一般的なガイダンスについては、以下を参照してください。

SPC5200CVR400Bは従来のデバイスであり、パッケージごとの製造特性評価レポートは標準的な製品ドキュメントで簡単に入手できなくなる場合があります。

はんだ接合部を目視で検査できないことはすべてのBGAパッケージに本質的に存在しており、SPC5200CVR400Bの組立リスク増加を示すものではありません。業界標準のBGA組立制御、X線検査、プロセス認証技術が通常用いられ、はんだ接合部の完全性を確保します。

よろしくお願いいたします。

ピーター