Void trong mối hàn BGA là chủ đề gây tranh cãi nhiều nhất trong kiểm tra chất lượng điện tử. Một bên coi mọi void là lỗi; bên kia cho rằng void nhỏ là đặc điểm bình thường của quá trình. Tài liệu IPC-7095 tồn tại để đưa ra cách đánh giá có hệ thống thay vì tranh luận theo cảm nhận.
Bài viết này trình bày cách tiếp cận void theo mức, cách đo đúng, và những điểm cần lưu ý khi đối chiếu kết quả đo với tiêu chí.
1. IPC-7095 là gì?
IPC-7095 là tài liệu hướng dẫn về thiết kế và lắp ráp cho linh kiện dạng bi cầu. Nội dung liên quan tới kiểm tra chất lượng đề cập cách đánh giá void trong mối hàn bi, bao gồm cách phân loại theo mức độ và cách xử lý khác nhau cho từng mức.
| Khái niệm | Nội dung |
|---|---|
| Void | Bọng khí hình thành trong mối hàn trong quá trình nóng chảy |
| Phân loại theo mức | Cách đánh giá void khác nhau tùy mức độ và mục đích sử dụng sản phẩm |
| Tiêu chí theo vị trí | Void ở vùng liên kết quan trọng được đánh giá nghiêm khắc hơn |
| Phạm vi áp dụng | Dùng cho linh kiện dạng bi cầu và các linh kiện có đế hàn diện rộng |
Lưu ý về phạm vi: các ngưỡng số cụ thể được quy định trong nội dung tài liệu tiêu chuẩn. Khi áp dụng cho sản phẩm cụ thể, doanh nghiệp cần đối chiếu trực tiếp với bản tiêu chuẩn và thống nhất với khách hàng.
2. Vì sao void không luôn là lỗi?
Void hình thành tự nhiên trong quá trình nóng chảy: khí từ trợ dung, hơi ẩm và không khí bị giữ lại khi thiếc đông đặc. Vì vậy trên thực tế gần như mọi mối hàn đều có một lượng void nhất định.
Điều quyết định void có phải vấn đề hay không là ba yếu tố:
- Kích thước: void lớn làm giảm tiết diện dẫn điện và dẫn nhiệt tại chỗ.
- Vị trí: void nằm ở vùng liên kết với pad hoặc ở vùng chịu lực có ảnh hưởng lớn hơn nhiều so với void ở giữa khối thiếc.
- Phân bố: nhiều void nhỏ phân bố rải rác thường ít nghiêm trọng; một void lớn tập trung là vấn đề.
3. Cách đo void đúng cách
| Thông số | Cách xác định | Vì sao cần |
|---|---|---|
| Tỷ lệ void trên tổng diện tích | Tổng diện tích void chia cho diện tích mặt cắt của bi | Phản ánh mức suy giảm tiết diện tổng thể |
| Kích thước void lớn nhất | Đo đường kính hoặc diện tích của void lớn nhất | Phản ánh mức tập trung ứng suất |
| Vị trí void | Xác định theo lớp: gần pad, giữa bi, gần package | Void ở vùng liên kết quan trọng hơn void ở giữa |
| Số lượng void lớn | Đếm số void vượt kích thước đáng chú ý | Phân biệt void rải rác với void tập trung |
Chỉ báo một tỷ lệ phần trăm mà bỏ qua kích thước và vị trí là cách báo cáo thiếu thông tin và thường dẫn tới tranh chấp không cần thiết.
4. Void theo vị trí ảnh hưởng thế nào
| Vị trí void | Ảnh hưởng | Mức độ cần lưu ý |
|---|---|---|
| Nằm ở mặt phân cách với pad | Giảm diện tích liên kết, làm yếu điểm nối về cả cơ và điện | Cao — cần đánh giá kỹ |
| Nằm ở giữa khối thiếc | Ảnh hưởng ít tới liên kết nếu không quá lớn | Thấp hơn, tùy kích thước |
| Nằm phía package | Ảnh hưởng tới liên kết với pad trên package | Cao nếu tập trung |
| Nằm ở rìa mối hàn | Có thể làm hở đường viền liên kết | Cần xét hình dạng cụ thể |
| Rải rác nhiều void nhỏ | Thường không ảnh hưởng đáng kể tới độ bền | Thấp, nhưng cần theo dõi xu hướng |
5. X-ray và mặt cắt khi đối chiếu tiêu chí
| Phương pháp | Cho biết | Không cho biết |
|---|---|---|
| X-ray | Tỷ lệ void trên hình chiếu của bi; kiểm tra được nhiều bi trong một lần | Vị trí void theo chiều sâu; tình trạng liên kết ở mặt phân cách |
| Cross section | Vị trí void theo chiều sâu; tình trạng liên kết xung quanh | Tỷ lệ void của toàn bộ hàng bi; chỉ áp dụng cho bi đã cắt |
Hệ quả thực tế: cùng một bi, tỷ lệ void đo bằng X-ray và tỷ lệ void đo bằng mặt cắt có thể khác nhau. Điều này không có nghĩa là một phương pháp sai — hai phương pháp đo hai đại lượng khác nhau. Vì vậy báo cáo phải ghi rõ phương pháp đã dùng.
6. Quy trình đánh giá và báo cáo
- Xác định mức áp dụng cho sản phẩm và thống nhất với khách hàng trước khi đo.
- Dùng X-ray để sàng lọc và khoanh vùng các bi có void lớn.
- Cắt mặt cắt tại các bi nghi vấn, kèm ít nhất một bi đối chứng.
- Ghi ba thông số cho mỗi void: tỷ lệ, kích thước lớn nhất, vị trí.
- Đối chiếu tiêu chí theo mức và ghi rõ kết luận cho từng bi đã cắt.
- Nêu giới hạn của kết luận: áp dụng cho các bi đã kiểm tra, không suy rộng cho toàn bộ linh kiện nếu không có đủ mẫu.
7. Những điểm tranh chấp thường gặp
- Khác biệt giữa tỷ lệ đo bằng X-ray và bằng mặt cắt: do bản chất hai phép đo khác nhau, không phải sai sót.
- Ngưỡng chấp nhận khác nhau giữa các khách hàng: cần thống nhất bằng văn bản trước khi đánh giá.
- Void ở vị trí khác nhau bị đối xử như nhau: dẫn tới kết luận quá nghiêm khắc hoặc quá dễ dãi.
- Đánh giá chỉ từ một bi: không đại diện cho cả hàng bi hoặc cả linh kiện.
8. Câu hỏi thường gặp
Có ngưỡng void chung cho mọi sản phẩm không?
Không. Ngưỡng phụ thuộc mức áp dụng, yêu cầu của sản phẩm và thỏa thuận với khách hàng. Điều cần thiết là thống nhất ngưỡng trước khi kiểm tra.
Void nhỏ phân bố đều có cần báo cáo không?
Nên báo cáo để có dữ liệu theo dõi xu hướng quá trình, ngay cả khi kết quả vẫn đạt.
Void tiến triển theo thời gian không?
Có thể, đặc biệt với linh kiện làm việc ở nhiệt độ cao. Void có xu hướng lan rộng theo chu kỳ nhiệt, nên đánh giá sau thử nghiệm nhiệt có ý nghĩa khác với đánh giá ngay sau hàn.
Có nên cắt cả hàng bi để đánh giá không?
Nếu mục tiêu là đánh giá tính đồng nhất trong một hàng, nên cắt dọc theo hàng đó. Nếu mục tiêu là xác nhận một vị trí cụ thể, cắt đúng vị trí là đủ.
Kết quả mặt cắt có dùng làm bằng chứng được không?
Được, khi báo cáo ghi rõ vị trí cắt, phương pháp đo, mức áp dụng và có ảnh kèm thang đo. Đây là những yếu tố giúp kết quả kiểm chứng được.
9. Kết luận
Void là hiện tượng tự nhiên của quá trình hàn, không phải dấu hiệu mặc định của lỗi. Điều cần làm là đánh giá có hệ thống: đo đủ ba thông số, xét vị trí, và đối chiếu với mức áp dụng đã thống nhất.
Bốn việc nên làm: thống nhất mức và ngưỡng trước khi đo; dùng X-ray để sàng lọc và mặt cắt để xác nhận; ghi đủ tỷ lệ, kích thước lớn nhất và vị trí; và nêu rõ giới hạn của kết luận theo số mẫu đã kiểm tra.
Nguồn tham khảo
- IPC-7095 — Thiết kế và lắp ráp BGA.
- IPC-A-610 — Tiêu chí chấp nhận của lắp ráp điện tử.
- J-STD-001 — Yêu cầu đối với mối hàn điện và lắp ráp điện tử.
- IPC-TM-650 Phương pháp 2.1.1 — Microsectioning.
Bài viết liên quan
- Cross section BGA: đo void và nhận diện head-in-pillow
- J-STD-001 và IPC-A-610: đánh giá mối hàn qua mặt cắt
- IPC-A-600 và IPC-6012: tiêu chí chấp nhận bo mạch trên mặt cắt
- Cross section QFN/DFN: void dưới đế tản nhiệt và chân hàn
- Bộ tiêu chuẩn chi phối cross section: IPC-A-600, IPC-6012 và các tiêu chuẩn liên quan
Trao đổi thêm
Miễn trừ trách nhiệm
Bài viết này là nội dung diễn giải do chúng tôi tự biên soạn; không phải tư vấn pháp lý. Doanh nghiệp cần đối chiếu nguyên văn văn bản/tiêu chuẩn liên quan trước khi áp dụng cho sản phẩm cụ thể.
Xem thêm: Chính sách bản quyền & Miễn trừ trách nhiệm của ticforall.com.
