330 – Mise en oeuvre des BGA

Description

PUBLIC CONCERNÉ

Personnel des bureaux d’études, des méthodes, de l’industrialisation, responsables de fabrication, conducteurs de ligne.

OBJECTIFS

• Améliorer les connaissances théoriques pour la mise en œuvre de différents types de BGA (sans billes ; avec billes fusibles et billes non-fusibles) incluant le cas des BTC : impact de cette technologie de composant dans la conception, l’assemblage sur une ligne de refusion, le contrôle, la réparation. Mise en pratique sur BGA.

PRÉREQUIS

• Savoir lire, écrire et compter, avoir une bonne vision, maîtriser les unités de base géométriques et métriques.
• Niveau minimum BAC, BAC+2. Avoir travaillé un minimum de 3-6 mois sur des lignes de refusion et des machine(s) de réparation OU être expérimenté sur la refusion des CMS.
• Il est recommandé d’avoir assisté à la formation IFTEC N°320 « refusion des CMS ».

MOYENS PÉDAGOGIQUES

• Animation par vidéo projection, photos diverses.
• Support PDF imprimable disponible en téléchargement avant la formation (résumé du cours, courbes thermiques, photos).
• Travaux pratiques en atelier. Possibilité de passage au four de refusion à convection forcée et/ou de remplacement de BGA avec une machine de réparation, selon le souhait des participants.

ÉVALUATION DES ACQUIS

• QCM de 20 questions à livre fermé en début et en fin de stage.
• Le niveau de réussite de la formation est conditionné à un score minimum : obtention de la moyenne lors du QCM final.

PROGRAMME

1 – SITUATION TECHNOLOGIQUE DU B.G.A

• Évolution de la densité du nombre d’entrées / sorties d’un composant et intérêt des connexions réparties en surface tels que les composants à sorties matricielles.
• Augmentation des performances électriques, électromagnétiques

2 – FAMILLES DE B.G.A ET CARACTÉRISTIQUES

• Structures internes, Wire bonding ou Flip chip.
• Les B.G.A organiques : technologies et caractéristiques des substrats. Nature des billes. Contraintes thermomécaniques.
• Classes MSL, l’humidité sur les BGA organiques et limites thermiques, normes J-STD-033 et J-STD-020.
• Les B.G.A céramiques CBGA et CCGA. Technologies et caractéristiques des substrats. Nature des billes. Contraintes thermomécaniques et particularité des billes non fusibles. Obligations de procédé. Boîtiers à colonnes.
• Autres TBGA, PSGA, technologies fine pitch, C.S.P et Flip Chip

3 – LES CONTRAINTES

• Contraintes mécaniques. Impact sur la mise en flan et la découpe
• Contraintes thermomécaniques : internes liées à la structure, externes liées au circuit imprimé. Impact sur la fiabilité, analyse des facteurs influents. cas du « pillow effect » avec les BGAs organiques.
• Cas du brasage tout SnPb, tout RoHS et de la mixité avec le procédé SnPb+.

4 – LA CONCEPTION DU CIRCUIT IMPRIMÉ

Impact du pitch et des contraintes sur la classe et la technologie du circuit imprimé.

• Circuits classiques, séquentiels, à micro-vias. Structures, matériaux, procédés, finitions.
• Dimension et forme des plages. Solder mask (impact possible du positionnement vernis vs pad ; mise en place d’un « DAM » ; « tenting » des vias). Cas du passage en vague de l’autre face.
• Double refusion, auto-centrage.

5 – LE PROCESS DE FABRICATION

• Procédé de sérigraphie de la crème : cas des billes fusibles (collapsing ball) ou non fusibles (non collapsing ball). Réflexion sur le rôle de la crème à braser dans le procédé de brasage. Intérêt des pochoirs standard ou étagés avec limitations, cas des process Solder Mask Defined (SMD) ou Non Solder Mask Defined (NSMD).
• Procédé de placement automatique des boîtiers, précision, repérage, impact du BGA. Cas particuliers de pdépose BGAs sans crème à braser, distributeurs adaptés.
• Procédé de refusion. Cas des divers modes : Infra rouge, convection forcée, phase vapeur. Performances comparatives de ces procédés.
• Cas des billes non fusibles (non-collapsing ball) à forte teneur de plomb ou RoHS.
• Cas du process tout SnPb, tout RoHS et de la mixité (backward et forward).

6 – CONTRÔLE

• Idées sur la définition des critères de contrôle. Référentiel pour BGA. Exemple de norme existante : IPC-A-610 complété par le guide IPC-7095 (n’est pas une norme de contrôle mais un guide permettant de mieux appréhender les problématiques pour aider à créer un référentiel interne : en anglais) spécialisé sur les BGAs.
• Moyens de contrôle (ce que l’on peut voir avec) :
  • non destructifs : cas de l’endoscope (vues horizontales), cas des rayons X, en observation perpendiculaire, en perspective, voir tomographie X (RX 3D).
  • destructifs (essai d’arrachement documenté dans l’IPC 7095).
• Autres moyens d’analyse : les coupes micrographiques.

7 – RÉPARATION

• Retrait et re-brasage des B.G.A, outillages et procédures : avec dépose de flux (sur la carte ou sur le B.G.A) ou par sérigraphie crème à braser (sur carte ou sur le B.G.A), placement (phénomène d’auto centrage), fusion (choix sur la position des sondes de températures ; réalisation de profils thermiques avec exemples de recommandations selon l’IPC-7095), remise à plat des empreintes avant re-brasage d’un B.G.A.
• Possibilités de re-billage : principe et risques liés à ce choix.
• Cas des BGA fine pitch, CSP et Flip chip. Risques de décollement des plages.
• Coût de la procédure de réparation et impact sur la maîtrise du procédé de fabrication.

8 – TRAVAUX PRATIQUES

• Procédure prototype ou maquette : sérigraphie locale sur composant et pose manuelle du BGA avec machine de réparation, fusion au four.
• Réparation de BGA : retrait, nettoyage du PCB et contrôle sous binoculaire, puis re-brasage sur une station de réparation (SCORPION et/ou machine ERSA selon disponibilité car en prêt) à l’aide de programmes enregistrés préalablement et sur une carte d’entraînement.
• Utilisation d’un endoscope selon disponibilité (ERSA SCOPE).
• Mise en œuvre d’un test destructif (arrachement selon IPC-7095).