17 – Mise en oeuvre des BGA



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Description

PERSONNEL CONCERNE

Personnel des bureaux d’études, des méthodes, d’industrialisation, les responsables de fabrication ainsi que les conducteurs de ligne.

OBJECTIF

Améliorer les connaissances théoriques et pratiques pour la mise en œuvre de différents types de BGA en passant en revue l’impact de cette technologie de composant dans les étapes suivantes : conception, assemblage sur une ligne de refusion, contrôle, réparation.

RESUME

  • Présentation des différentes familles de BGA et leurs structures.
  • Développement des contraintes thermomécaniques sur les structures de BGA.
  • Impact sur la conception des circuits imprimés et sur le procédé d’assemblage et de contrôle.
  • Réparation des BGA.
  • Critères IPC-A-610 (et guide IPC-7095), moyens de contrôle.
  • Cas des BGA fine pitch, CSP et Flip Chip.
  • Présentation des QFN et POP.

PRE-REQUIS

En dehors du fait de savoir lire, écrire et compter, avoir une bonne vision (avec ou sans lunette) : être à l’aise avec les unités de base géométriques, mathématiques et métriques. Niveau minimum BAC, BAC+2. Avoir travaillé un minimum de 3-6 mois sur des lignes de refusion et machine de réparation, ou avoir une forte expérience théorique sur la refusion des CMS standards. Il est recommandé d’avoir assisté à la formation IFTEC « refusion des CMS ». Ce thème s’adresse à des personnels maîtrisant le procédé de refusion.

MOYENS PEDAGOGIQUES

Animation par vidéo projection, photos diverses.
Un mémo en couleur est remis à chaque participant (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 BGAs avec une machine de réparation, selon le souhait des participants.

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 IMPRIME

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 – CONTROLE
  • 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 : English) 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 – REPARATION
  • 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 et pose manuelle du BGA, 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) à l’aide de programmes enregistrés préalablement et sur une carte d’entraînement.
  • Utilisation d’un endoscope selon disponibilité (VPI-1000 ancien ou ERSA SCOPE).
  • Mise en œuvre d’un test destructif (arrachement selon IPC-7095).

Informations complémentaires

DUREE DU STAGE

17h30 en 2,5 jour

SANCTION

Attestation de stage

NOMBRE DE STAGIAIRES

Maximum par session = 8
Minimum par session = 3

FORMATEUR

– M. Olivier DESVILLES

SESSION 2019

A Bourg la Reine :
– du 08 au 10 octobre (midi)