FPGA与PCB板焊接连接的实时失效检测
问题描述:
有哪些因素可造成焊接连接失效呢?
常见失效原因:
1)应力相关的失效 -- 针对工作中的器件
对工作中的器件,造成焊接连接失效的主要因素是热-机械应力和震动应力。无论是震动,扭矩转力,热循环,材料膨胀,或环境中的其他应力,其不可避免的结果是由累积损伤造成的机械故障。在焊接连接中,损伤表现为器件与PCB连接处的裂缝。
现行的预测焊接连接失效的方法是统计退化模型。但是,由于统计在大量样品存在时才具有实际意义,基于统计的模型充其量也只能是一种权宜的解决办法。锐拓集团公司的SJ-BIST可以提供一个直接的,实时的衡量和预测焊接连接失效的手段。
因为焊接点失效也发生在生产制造过程中.Ridegtop-GroupSJ-BIST可以监测到未安装好 的FPGA。这些与制造业相关的故障有它自己的一套检测的挑战。目视检查是目前所采用的确定在制造环境中的失效的方法。主要的缺点是无法进行测试和检查焊点。
作为一个内嵌式软核,Ridgetop-GroupSJ-BIST是在生产制造环境中真正适合PCB-FPGA监测。
BGA封装连接失效(用于热循环)的定义:
业界关于BGA封装连接失效的定义是:
1.大于300欧姆的峰值电阻持续200纳秒或更长时间。
2.第一个失效事件发生后在10%的时间内发生10个或更多个失效事件。
焊接失效的类型:
1)焊接球裂缝
随着时间的推移,焊接部位会因为累积应力的损伤而产生裂缝。裂缝常见于器件与PCB焊接的边缘。裂缝会造成焊接球与BGA封装器件或PCB板的部分分开。一种典型的裂缝位置在BGA封装和焊接球之间,另一种典型的裂缝在PCB和焊接球之间.对已有裂缝的焊接球的继续损伤就会导致另一种类型的失效-焊接球断裂。
2)焊接球断裂
3)缺少焊接球
导致裂缝,最终形成断裂的后续机械应力还有可能导致断裂的焊接球的错位。缺失的焊接球不仅使该引脚的连接永久失效,而且错位的焊接球可能会停留在另一个位置而导致另一个电路的不可想像的短路。
焊接球失效的电信号表现
解决方案:SJ-BIST实时检测焊接状态
在美国锐拓集团公司(Ridgetop-Group)的创新发明之前,没有很好的,已知的办法检测工作中的FPGA的应力失效。目前生产制造中使用的目检,光学,X-光和可靠性测试等技术很难奏效,因为反映为电信号失效的故障在器件没有加电源的情况下基本上是看不到的。通过对将要发生的失效的早期检测,SJ-BIST支持基于条件(condition-based)的设备维护并能减少间歇性失效。其卓越的灵敏度和精确度使SJ-BIST可以在两个时钟周期内发现和报告低至100欧姆的高电阻失效而且没有误报警。作为一个可缩放的解决方案,它可以附加在用户的现存的测试中枢,不会额外增加资源。
锐拓集团公司的SJ-BIST是一个可以授权使用的知识产权内核。它的安装不需要工具和设备。它是一个Verilog软内核可以集成在用户的FPGA中,只需在PCB上增加一个小电容以及在现有的测试程序中增加一小段代码。在某些情况下,甚至电容也是不需要的。SJ-BIST会占用现有FPGA的门,250FPGA门就足够了。
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