FPGA與PCB板焊接連接的實時失效檢測
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問題描述：
有哪些因素可造成焊接連接失效呢？
常見失效原因：
1）應(yīng)力相關(guān)的失效 -- 針對工作中的器件
對工作中的器件，造成焊接連接失效的主要因素是熱-機(jī)械應(yīng)力和震動應(yīng)力。無論是震動，扭矩轉(zhuǎn)力，熱循環(huán)，材料膨脹，或環(huán)境中的其他應(yīng)力，其不可避免的結(jié)果是由累積損傷造成的機(jī)械故障。在焊接連接中，損傷表現(xiàn)為器件與PCB連接處的裂縫。
現(xiàn)行的預(yù)測焊接連接失效的方法是統(tǒng)計退化模型。但是，由于統(tǒng)計在大量樣品存在時才具有實際意義，基于統(tǒng)計的模型充其量也只能是一種權(quán)宜的解決辦法。銳拓集團(tuán)公司的SJ-BIST可以提供一個直接的，實時的衡量和預(yù)測焊接連接失效的手段。
因為焊接點失效也發(fā)生在生產(chǎn)制造過程中.Ridegtop-GroupSJ-BIST可以監(jiān)測到未安裝好 的FPGA。這些與制造業(yè)相關(guān)的故障有它自己的一套檢測的挑戰(zhàn)。目視檢查是目前所采用的確定在制造環(huán)境中的失效的方法。主要的缺點是無法進(jìn)行測試和檢查焊點。
作為一個內(nèi)嵌式軟核，Ridgetop-GroupSJ-BIST是在生產(chǎn)制造環(huán)境中真正適合PCB-FPGA監(jiān)測。
BGA封裝連接失效（用于熱循環(huán)）的定義：
業(yè)界關(guān)于BGA封裝連接失效的定義是：
?。保笥?00歐姆的峰值電阻持續(xù)200納秒或更長時間。
２．第一個失效事件發(fā)生后在10%的時間內(nèi)發(fā)生10個或更多個失效事件。
焊接失效的類型：
1）焊接球裂縫
隨著時間的推移，焊接部位會因為累積應(yīng)力的損傷而產(chǎn)生裂縫。裂縫常見于器件與PCB焊接的邊緣。裂縫會造成焊接球與BGA封裝器件或PCB板的部分分開。一種典型的裂縫位置在BGA封裝和焊接球之間,另一種典型的裂縫在PCB和焊接球之間.對已有裂縫的焊接球的繼續(xù)損傷就會導(dǎo)致另一種類型的失效-焊接球斷裂。
2）焊接球斷裂
3）缺少焊接球
導(dǎo)致裂縫,最終形成斷裂的后續(xù)機(jī)械應(yīng)力還有可能導(dǎo)致斷裂的焊接球的錯位。缺失的焊接球不僅使該引腳的連接永久失效，而且錯位的焊接球可能會停留在另一個位置而導(dǎo)致另一個電路的不可想像的短路。
焊接球失效的電信號表現(xiàn)
解決方案：SJ-BIST實時檢測焊接狀態(tài)
在美國銳拓集團(tuán)公司(Ridgetop-Group)的創(chuàng)新發(fā)明之前，沒有很好的,已知的辦法檢測工作中的FPGA的應(yīng)力失效。目前生產(chǎn)制造中使用的目檢，光學(xué)，X-光和可靠性測試等技術(shù)很難奏效，因為反映為電信號失效的故障在器件沒有加電源的情況下基本上是看不到的。通過對將要發(fā)生的失效的早期檢測，SJ-BIST支持基于條件(condition-based)的設(shè)備維護(hù)并能減少間歇性失效。其卓越的靈敏度和精確度使SJ-BIST可以在兩個時鐘周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)和報告低至100歐姆的高電阻失效而且沒有誤報警。作為一個可縮放的解決方案，它可以附加在用戶的現(xiàn)存的測試中樞，不會額外增加資源。
銳拓集團(tuán)公司的SJ-BIST是一個可以授權(quán)使用的知識產(chǎn)權(quán)內(nèi)核。它的安裝不需要工具和設(shè)備。它是一個Verilog軟內(nèi)核可以集成在用戶的FPGA中，只需在PCB上增加一個小電容以及在現(xiàn)有的測試程序中增加一小段代碼。在某些情況下，甚至電容也是不需要的。SJ-BIST會占用現(xiàn)有FPGA的門,250FPGA門就足夠了。
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