FPGA與PCB板焊接連接的實(shí)時(shí)失效檢測(cè)
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問(wèn)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(duì)工作中的器件
對(duì)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(dòng)應(yīng)力。無(wú)論是震動(dòng)，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(cè)焊接連接失效的方法是統(tǒng)計(jì)退化模型。但是，由于統(tǒng)計(jì)在大量樣品存在時(shí)才具有實(shí)際意義，基于統(tǒng)計(jì)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(gè)直接的，實(shí)時(shí)的衡量和預(yù)測(cè)焊接連接失效的手段。
因?yàn)楹附狱c(diǎn)失效也發(fā)生在生產(chǎn)制造過(guò)程中.Ridegtop-GroupSJ-BIST可以監(jiān)測(cè)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(cè)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(diǎn)是無(wú)法進(jìn)行測(cè)試和檢查焊點(diǎn)。
作為一個(gè)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(cè)。
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(zhǎng)時(shí)間。
?。玻谝粋€(gè)失效事件發(fā)生后在10%的時(shí)間內(nèi)發(fā)生10個(gè)或更多個(gè)失效事件。
焊接失效的類型：
1）焊接球裂縫
隨著時(shí)間的推移，焊接部位會(huì)因?yàn)槔鄯e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(huì)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(duì)已有裂縫的焊接球的繼續(xù)損傷就會(huì)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(cuò)位。缺失的焊接球不僅使該引腳的連接永久失效，而且錯(cuò)位的焊接球可能會(huì)停留在另一個(gè)位置而導(dǎo)致另一個(gè)電路的不可想像的短路。
焊接球失效的電信號(hào)表現(xiàn)
解決方案：SJ-BIST實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接狀態(tài)
在美國(guó)銳拓集團(tuán)公司(Ridgetop-Group)的創(chuàng)新發(fā)明之前，沒(méi)有很好的,已知的辦法檢測(cè)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(cè)試等技術(shù)很難奏效，因?yàn)榉从碁殡娦盘?hào)失效的故障在器件沒(méi)有加電源的情況下基本上是看不到的。通過(guò)對(duì)將要發(fā)生的失效的早期檢測(cè)，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(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)發(fā)現(xiàn)和報(bào)告低至100歐姆的高電阻失效而且沒(méi)有誤報(bào)警。作為一個(gè)可縮放的解決方案，它可以附加在用戶的現(xiàn)存的測(cè)試中樞，不會(huì)額外增加資源。
銳拓集團(tuán)公司的SJ-BIST是一個(gè)可以授權(quán)使用的知識(shí)產(chǎn)權(quán)內(nèi)核。它的安裝不需要工具和設(shè)備。它是一個(gè)Verilog軟內(nèi)核可以集成在用戶的FPGA中，只需在PCB上增加一個(gè)小電容以及在現(xiàn)有的測(cè)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(huì)占用現(xiàn)有FPGA的門,250FPGA門就足夠了。
評(píng)論