BGA Probleme (wurde gebeten das hier einzustellen)

Hallo Leute,

Die Entwickler dieses OpenSource Projekts haengen mit BGA Bestueckungsproblemen fest:

formatting link

Einer von ihnen (Walter) bat mich das unten beschriebene Problem mal hier zur Diskussion zu stellen, hat selbst keinen Zugang zur NG. Sehen ob jemand Ideen hat oder vielleicht gar einen guten Bestuecker bei Euch weiss der sowas hinkriegt. Ich kenne nur Bestuecker in den USA und Asien. Wer per PM antworten moechte:

hns goldelico.com (Dr. Nikolaus Schaller)

Ich bin kein BGA Experte (mag die Dinger ueberhaupt nicht) und konnte nur einen Vorschlag machen der hier mal bei aehnlichen Probleme geholfen hat. Habe ich ganz am Ende drangehaengt.

Hier der Text, ist was lang, Zitat:

Hi all, I did a long telephone call this morning to discuss the production situation of the GTA04A4 boards.

Am 25.06.2012 um 20:56 schrieb Dr. H. Nikolaus Schaller:

Hi, > > Am 25.06.2012 um 16:16 schrieb Gilles Filippini: > >> Hi Nikolaus, >> >> Dr. H. Nikolaus Schaller a écrit , Le 31/05/2012 17:36: >>> So please expect that it will become End of June for delivery... >> >> Since we are near to End of June, time for asking how is it going? ;) > > Neither good nor bad... > > This means: > * we have already shipped some of the GTA04 Group Tour boards > * some friends have upgraded to a complete OpenPhoenux (we have a

handful reworked GTA02)

* but we still have a list of open orders for roughly 90 GTA04 Group

Tour boards

> The production company had stopped again to do some more > analyses and the last status I received today is that they had > again made some X-Ray. Now they think they can again optimize > the soldering process a little so that we don't get so much broken > boards that need manual rework.

So here is a copy of the latest X-Ray image of the DM3730CBP with short circuits:

formatting link

If you want to compare to the GTA04A3 board X-Ray (with one short):

formatting link

or the GTA04A2 board (where only 1 unit exists):

formatting link

Every rework ruins some components (unfortunately 1 DM3730 > + 1 Memory chip > 50 EUR) and costs intensive working time. > And we simply can't afford that if it happens too often... > > So the highest priority is to get rid of the root cause for these > soldering failures.

After analyzing and discussing the X-Ray images we now think we understand what happens (but you never know if you are right...).

The reason appears that the DM3730CBP gets some warp during the soldering process squeezing the balls in the middle of the BGA grid so that they may touch a neighbor and make a short circuit. And on the corners the balls lift off and this may result in interruptions.

This theory correlates exactly with the error patterns we see:

  • some 50% of the boards come out of the soldering process with shorts on VDD1, VDD2 and/or VIO which are mostly available on the center balls
  • if the chip has no short on the power supply or is reworked some
50% of the boards have interruptions which makes a single function fail. Sometimes the SD interface has just 3 data lines, sometimes the WLAN chip. Sometimes some sensor is not working. Sometimes the USB is not working, or one display data link distorting the colors etc.

Now comes the crucial question: how can this be improved?

The specialists of the production company have spent whole weekends to do more experiments but did not yet find the right trick. It is not that they do not want to solve the problem (they see it as a challenge) they simply have not yet found the key.

One factor is that our GTA04 board has exceptionally squeezed components (since we must be small) so the soldering of a OpenPandora or the BeagleBoard may be a little easier from heat distribution.

I.e. we are pushing an experienced EMS to their limits... An EMS who has produced more than 2000 different products in small quantities (which is their strength) including some 0.4mm BGAs.

A new experiment is scheduled for week 29 to use a different reflow soldering machine and process which uses a little lower temperature.

Unfortunately, we can't contribute to this production improvement to speed things up.

Unless one of the readers on these list knows some real specialist for such PoP soldering of BGAs who is willing and capable to consult (even if it costs money). So if you know someone, please let me know.

> The good answer is that as soon as we decide to continue,

So we had to decide to wait for the different reflow soldering process first.

it takes less than 4 weeks to produce, test and ship all missing > boards. They have planned that it works even if holiday season > is coming. And our shipment plan is by sequence of order. So > if you did order early, it is even a little closer.

So it is a stony path towards a community driven independently developed and produced open smartphone platform. But Rome wasn't built in one day...

And we have to solve this issue before we can start to think about a future quad core LTE device with multitouch... Please keep the faith.

BR, Nikolaus

Zitat Ende

... Mein Vorschlag war:

Das ganze sieht danach aus dass der Bestuecker mit BGA plus Feinleiter ein wenig ueberfordert ist. Das Temperaturprofil hinzubekommen ist nicht einfach. Auf dem ersten Bild sieht es so aus dass Kurzschluesse auch am Rand vorkommen. Ist total unueblich, aber mal so als Idee:

Wenn Ihr den Verdacht auf Woelbung habt und es weder ueber besseres Platinenmaterial noch besseres Temperaturprofil hinzubekommen ist, kann man vor dem Bestuecken in der Mitte und vielleicht noch an den vier Innenecken duenne Plastikunterlegscheiben aufkleben? Scheiben und Kleber muessten natuerlich mindestens ebensoviel aushalten wie FR4. Die sollten dafuer sorgen dass Balls nicht per lokal "zerquetscht" werden koennen.

Reply to
Joerg
Loading thread data ...

Und so sprach Joerg:

Sieht aus, wie zu heiss oder zu lange gelötet. Evtl stimmt auch der Lötstop-Lack nicht. Wurden wirklich die Footprint-Empfehlungen eingehalten?

Der wurde vermutlich beim löten bewegt. (Erschütterungen)

Der auch.

(Ich weiss schon, warum mein Chef BGAs nicht mag. Man muss den Prozess

100%ig beherrschen)

Roland

Reply to
Roland Ertelt

PS (Ingrid meint noch):

Und so sprach Joerg:

Stimmt. BGAs sind böse[tm]. Vir allem flächig große.

Nein, ist es nicht: Die Balls schmelzen am Rand schneller auf, als in der Mitte. Wenn der BGA jetzt noch einseitig eingebaut ist, setzt er sich schief. Voilà, Brücken am Rand...

Die "Scheiben" müssten dann 20..40µ hoch sein. Viel Spaß ;).

Wenn der BGA sich teilweise "abhebt", liegt das am PCB: Das verzieht sich minimal (Schüsselt auf), da der BGA die Temperatur in der Mitte unter sich langsamer ansteigen lässt, als am Rand.

Abhilfe: Ordentliche (BGA-geeignete)PCBs kaufen. Halt nicht beim Chinamann an der Ecke. Denn das kann nicht jeder. Und Layout-Vorgaben des Chip-Herstellers tunlichst einhalten...

Roland

Reply to
Roland Ertelt

So isset. Das Aufbringen eines grossen mechanisch nicht flexiblen Bauteils auf eine Leiterplatte die von Natur aus flexibel ist und Vibrationstoleranzen ausgesetzt ist hat fuer mich nie Sinn gemacht.

Kein Problem, viele Wege fuehren nach Rom:

Kapton Tape in einer der meistverkauften Ausfuehrungen hat 25um Dicke, koennte man fuenf Schnipsel aufbringen:

formatting link

Das gibt es auch auf Traeger wo man ausstanzen kann.

Auch sehr wichtig: Das Layout unter dem BGA muss so sein dass es ein Verziehen nicht foerdert. Was z.B. ueberhaupt nicht geht ist eine Ground Plane oder Supply Plane auf nur einer Seite vom Kern (Lagenmitte der Platine). Selbst wenn auf einer Seite nur etwas mehr thermische Masse in Form von Kupfer sitzt als auf der anderen kann das bereits Aerger geben.

Also nochmal kritisch aufs Layout gucken. Kann sein dass da einiges optimiert werden muss. Wegnehmen ist nicht die einzige Methode zum thermischen "Austarieren", man kann auch "Dummy Islands" setzen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
Reply to
Joerg

Hallo Joerg,

Joerg wrote:

Wurden die Platinen vorher getempert oder ist evt. durch laengere Lagerzeit Wasser drinn? Das koennte Bewegung in den Multilayer bringen. Ansonsten - ich wuerde mal Loeten via Dampfphase probieren. Da bringt man die Waerme sehr gleichmaessig ein und bekommt auch grosse thermische Massen gleichmaessig aufgewaermt.

Viele Gruesse, Martin

PS: Hat der Bestuecker die Moeglichkeit mal eine schraeg durchleuchtete X-Ray Aufnahme zu machen? Das fand ich bei meinen BGA-Projekten immer extrem Hilfreich.

Reply to
Martin Laabs

Kann ich nicht sagen. Ich versuche mal ob die nicht Zugang hier bekommen koennten.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
Reply to
Joerg

erzeit

L=C3=A4ngere Lagerzeit kann es in diesem Fall nicht sein. Es geht bei d= em Projekt um frische Prototypen eines Nachfolgers f=C3=BCr den Freerunner von Ope= nmoko.=20

------

--=20 Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895=

Universit=C3=A4t Hannover, Inst. f=C3=BCr Quantenoptik fax: +49-51=

1-762-2211=09 Welfengarten 1, 30167 Hannover
formatting link

GPG key:

formatting link
get

Reply to
Kai-Martin Knaak

Da hilft eigentlich nur "BGA-gerechtes" Design und vielleich schon vorher mal mit dem Bestuecker abklaeren, was moeglich ist und wie deren Erfahrungen aussehen.

Ich vermeide BGA's auch soweit moeglich.

Ansonsten, wenn man mal Bestuecker auf deren Faehigkeit testen will kann man auch solche Geschichten einbauen.

formatting link

PS: Das PDF wird da nicht ewig liegen bleiben, wenn jemand das Usenetgerecht irgendwo archivieren kann, waere das nett.

--
Gruss
Mark
Reply to
Mark

Das ist ein guter Test um zu sehen ob ein Bestuecker in dieser Hinsicht wirklich sattelfest ist. Ihm den Footprint plus das Datenblatt des IC vorlegen, mit der Bitte um Verbesserungsvorschlaege. Bei anderen ekligen SMT-Gehaeusen kamen da fast immer Kommentare.

Sollte man, geht nur leider nicht immer. Ich vermeide auch grosse Leadless Chip Carrier Gehaeuse aller Art. Gibt weniger Aerger, besonders im hi-rel Bereich.

formatting link

Vorsicht. Bei IEEE ist das m.W. nur dem Autor selbst erlaubt, auf seiner Web Site oder der seines Arbeitgebers.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
Reply to
Joerg

formatting link

Meist Du jetzt wegen copy rights? Das PDF hab ich von einem webinar, was mir per newsletter empfolen wurde. Also Verbreitung erwuenscht.

--
Gruss, Mark
Reply to
Mark

Joerg :

Im einfachsten Fall über google groups?

M.

Reply to
Matthias Weingart

it

Die Platinen wurden alle getempert.

Das ist als n=E4chster Schritt geplant.

Der Best=FCcker hat keine eigene R=F6ntgenanlage. Neue Bilder gibts deshalb= vermutlich erst wieder wenn auch das Dampfphasenl=F6ten nichts gebracht ha= t.

Gr=FC=DFe, Christoph

Reply to
christoph.mair
[...]

vermutlich erst wieder wenn auch das Dampfphasenlöten nichts gebracht hat.

Wenn (wer auch immer das nun eigentlich ist) derjenige mir eine Platine schickt koennte ich die netten Herren hier an der Uni fragen ob Sie mir ein paar Bilder machen.

Viele Gruesse, Martin

Reply to
Martin Laabs

formatting link

Muss man trotzdem erst IEEE fragen. Manchmal nehmen Leute die Webinars veranstalten das nicht so verkniffen. Wenn es grosse Firmen sind schon, aber das Recht zu kopieren geht mit der Verteilung nicht automatisch auf die Empfaenger des Newsletter ueber.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
Reply to
Joerg

Geht schon, wird allerdings von manchem Server viel runtergespuelt. Hier ist das selten aber bei s.e.design sehen ich oft nur Antworten auf eine Frage, die Frage selbst nicht weil sie ueber Google kam. Obwohl ich meinen Google-Filter vor einiger Zeit abgeschaltet habe. Besser ist ein richtiger Zugang wie ueber den Uni-Server in Berlin, habe ich auch weitergegeben.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
Reply to
Joerg

Joerg wrote on Wed, 12-07-04 16:15:

Für den Tip bin ich dieser Gruppe immer noch dankbar. Gerade fand ich aber eine gute Alternative, die sogar kostenlos (es geht weniger ums Geld als den Aufwand und das sofortige Anmelden) ist:

Reply to
Axel Berger

Und so sprach Mark:

Das nutzt aber auch alles nix, wenn das BGA ein "PCB-BGA" ist (wie z.B. aktuelle Nvidia-Mobile-GPUS), deren Träger ein PCB-Material ist, und wo oben dann das eigentliche Die draufsitzt. Die Dinger verziehen sich nämlich selber auch mal gerne, wenn sie vorher nicht ganz korrekt gelagert/trasportiert wurden (Feuchtigkeit gezogen haben, weil beim Distri ne Anbruch-Packung lag...).

Roland

Reply to
Roland Ertelt

vielen Dank f=FCr das Angebot. Hab aber gerade mitgekriegt dass wir bereits= ein anderes Angebot bekommen haben die Leiterplatten nochmals zu durchleuc= hten. Wenn alles klappt gibts n=E4chsten Donnerstag neue Bilder und viellei= cht auch neue Erkentnisse.

Wenn nix bei rauskommt w=FCrde ich gerne auf Dich zur=FCckkommen und Dir ei= n Board zuschicken.

Viele Gr=FC=DFe, Christoph

Reply to
christoph.mair

anderes Angebot bekommen haben die Leiterplatten nochmals zu durchleuchten. Wenn alles klappt gibts nächsten Donnerstag neue Bilder und vielleicht auch neue Erkentnisse.

zuschicken.

Was auch helfen wuerde waere das Layout. Z.B. als zipped Gerber Set irgendwo ins Web stellen falls nicht vertraulich. Das duerften die meisten hier einlesen koennen. Oder eben als einzelne Planes in ein PDF gedruckt. Wichtig ist es, dabei die genaue Lagenordnung ab BGA Chip runter erkennen zu koennen.

Auch eine eventuelle Schuesselung oder Board Warp waere sinnvoll zu messen. Wo das liegt und wie schlimm. Ist aber nicht so ganz trivial da es sich um nur wenige zig Mikrometer handeln duerfte.

Der Grund ist dass thermische "Schieflagen" durch unguenstige Kupferverteilungen auf den Layers solche Probleme immens verschlimmern koennen. Sowas laesst sich in den Gerber Files recht rasch erkennen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/
Reply to
Joerg

formatting link

Hast Du frueher mal bei der GEZ oder GEMA gearbeitet? Falls es die noch gibt? Wenn jemand nicht moechte, dass seine Sachen veroeffentlicht werden, dann muss er sie nicht ins Netz einstellen. Anders saehe es aus, wenn er was verkauft. Aber soooo viel Gehirnschmalz steckt da ja nun auch wieder nicht drin.

Aber eigentlich wollte ich das Thema, was hier unten in Asien ohnehin keines ist, jetzt nicht lostreten.

--
Gruss, Mark
Reply to
Mark

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.