17 – Mise en oeuvre des BGA



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Description

PERSONNEL CONCERNÉ

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

OBJECTIF

  • Améliorer les connaissances théoriques pour la mise en oeuvre de différents types de BGA : impact de cette technologie de composant dans la conception, l’assemblage sur une ligne de refusion, le contrôle, la réparation.
  • Mise en pratique.

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, des machines de réparation OU être expérimenté sur la refusion des CMS.
  • Il est recommandé d’avoir assisté à la formation IFTEC « refusion des CMS ».

MOYENS PÉDAGOGIQUES

  • 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 BGA avec une machine de réparation, selon le souhait des participants.

ÉVALUATION DES ACQUIS

  • QCM au début du stage
  • QCM à la fin du stage.

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 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 2020

A Bourg la Reine :
– du 06 au 08 octobre (midi)