چرا پدها و ترک‌های بردهای چندلایه کنده می‌شوند و راهکار کلیدی چیست؟ (توضیح اجمالی)

کنده شدن پدهای مس (Pads) و لاین‌های مسی (Traces) یکی از دردسرسازترین اتفاقات در جریان مونتاژ، تعویض چیپ‌های BGA یا مونتاژ مجدد (Rework) بردهای چندلایه صنعتی (Multilayer PCB) است. حرارت دادن غیراصولی با هویه، اعمال فشار مکانیکی زیاد، عدم استفاده از فلاکس مناسب و داغ شدن بیش از حد لایه چسب اپوکسی نگهدارنده مس، باعث جدا شدن پد از فیبر می‌شود.

در بردهای حساس صنعتی، خودرویی و مادربردهای چندلایه، کنده شدن یک پد به معنای از دست رفتن اتصال به لایه‌های داخلی (Inner Layers) یا ویاها (Vias) است. **بازسازی میکروسکوپی** طبق استاندارد جهانی **IPC-7721** شامل استفاده از پدهای آماده مسی (Copper Eyelets/Ribbons)، جامپرسازی با سیم لاکی میکروسکوپی، ترمیم ویاهای آسیب‌دیده و تثبیت نهایی با رزین‌های UV و ماسک سولدر است.

تحلیل فیزیکی لایه‌های PCB، اتصال به ویاهای داخلی و مراحل جراحی میکروسکوپی (توضیح عمیق)

بردهای چندلایه از لایه‌های متناوب مس و دی‌الکتریک FR4 یا پلی‌آمید ساخته شده‌اند که توسط فرایند پرس گرم به هم متصل می‌شوند. چسبندگی لایه مس به FR4 به مقاومت حرارتی رزین بستگی دارد. وقتی دمای نقطه لحیم‌کاری از دمای انتقال شیشه‌ای ($T_g$) فراتر رود، ساختار پلیمر نرم شده و با کوچک‌ترین نیروی برشی پد کنده می‌شود.

تکنیک‌های پیشرفته بازسازی زیر استریومیکروسکوپ شامل مراحل زیر است:

• ۱. لایه‌برداری و حفاری دقیق زیر میکروسکوپ (Micro-Scraping): ابتدا باید رزین سولدر ماسک سوخته با تیغ جراحی میکروسکوپی (Scalpel #11) تراشیده شود تا مس سالم لایه زیرین یا لایه داخلی آشکار گردد.
• ۲. پیوند مسی (Copper Foil Ribbon Bonding): استفاده از پدهای پیش‌ساخته استاندارد IPC با ضخامت ۱ انس (35um). این پدها دارای لایه اپوکسی حرارتی B-Stage در زیر خود هستند که با اعمال حرارت استریومیکروسکوپی به برد می‌چسبند.
• ۳. اتصال به ویا و لایه‌های داخلی (Via Stitching): اگر پایه از ویا (Via Hole) قطع شده باشد، از سیم‌های مس اندود شده با ضخامت 0.02mm تا 0.05mm برای اتصال متقاطع و پر کردن چاهک ویا استفاده می‌شود.
• ۴. ایزولاسیون و تثبیت با UV Solder Mask: برای بازسازی استحکام مکانیکی، منطقه تعمیرشده با چسب ماسک سولدر سبز/مشکی پوشانده شده و تحت تابش نور ماوراء بنفش (UV Curing) با طول موج 365nm به مدت ۶۰ ثانیه کاملاً سخت می‌شود.

$\tau_{peel} = \frac{F_{peel}}{w} \quad \xrightarrow{T > T_g} \quad \tau_{peel} \to 0$

رابطه فوق استحکام چسبندگی مس به زیرلایه ($ \tau_{peel} $) را بر اساس نیروی اعمالی و عرض ترک نشان می‌دهد. با عبور از دمای $T_g$، استحکام برشی به صفر نزدیک شده و موجب افتادن پد می‌شود.

جدول مقایسه روش‌های مختلف ترمیم پدها و ترک‌های کنده شده طبق IPC-7721

جدول زیر تکنیک‌های مختلف بازسازی PCB را بر اساس استحکام مکانیکی و پیچیدگی اجرا مقایسه می‌کند:

گراف مراحل تعادل حرارتی و استحکام پد ترمیمی زیر میکروسکوپ

رفتار مکانیکی پد بازسازی‌شده مستقیماً به فرایند تثبیت رزین UV و دما بستگی دارد:

• مرحله ۱ (تراشیدن و اتصال مس اولیه): استحکام اتصال مکانیکی حدود ۲۰٪ حالت فابریک است و با کوچک‌ترین کشش سیم کنده می‌شود.
• مرحله ۲ (اعمال رزین UV و تابش ۳۶۵ نانومتر): پلیمریزاسیون زنجیره‌های رزین انجام شده و استحکام مکانیکی به ۸۵٪ لایه فابریک FR4 می‌رسد.
• مرحله ۳ (پخت حرارتی ثانویه – Post Curing): قرار دادن برد به مدت ۱۵ دقیقه در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد استحکام پد را تا ۹۵٪ استاندارد کارخانه تثبیت می‌کند.

دستورالعمل ۵ گامه جراحی و ترمیم پد BGA و ترک کنده شده با استاندارد IPC

برای ترمیم بدون نقص بردهای چندلایه صنعتی، این مراحل گام‌به‌گام را زیر استریومیکروسکوپ انجام دهید:

سوالات متداول کاربران درباره بازسازی پدها و ترک‌های PCB

۱. آیا پد ترمیم‌شده توانایی تحمل حرارت هیتر برای شابلون و ریبال BGA را دارد؟

بله، اگر از پدهای استاندارد IPC همراه با رزین UV نسوز یا اپوکسی دو جزئی حرارتی استفاده شده باشد، پد ترمیم شده تا دمای ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد را برای جریان لحیم‌کاری مجدد تحمل می‌کند.

۲. بهترین سایز سیم لاکی برای سیم‌کشی و جامپرسازی زیر چیپ‌های BGA چیست؟

برای آی‌سی‌های BGA و موبایلی یا بردهای صنعتی متراکم، سیم‌های لاکی ایزوله‌شده مس با قطر 0.01mm تا 0.02mm (موسوم به سیم جامپر میکروسکوپی) بهترین گزینه هستند.

۳. اگر پد کنده شده به هیچ ترکی روی سطح وصل نباشد و مستقیماً به لایه داخلی متصل باشد چه کنیم؟

در این حالت باید مرکز ویا یا پایه لایه داخلی زیر میکروسکوپ با فرز فرکانس بالا یا تیغ جراحی حفر شود (Micro-drilling) تا به مس لایه داخلی برسید و سپس سیم جامپر را به لایه داخلی پیوند بزنید.

خرید تجهیزات میکرومونتاژ و بازسازی PCB در بازارگاه اَدبینو

تکنیک‌های بازسازی میکروسکوپی پدها و ترک‌ها بر اساس استاندارد IPC-7721 از اسقاط شدن بردهای گران‌قیمت چندلایه صنعتی، خودرویی و پزشکی جلوگیری کرده و ارزش افزوده فوق‌العاده‌ای در خدمات تعمیرات ایجاد می‌کند.

در بازارگاه **اَدبینو (adbino.ir)** می‌توانید انواع استریومیکروسکوپ‌های صاایران و صاایران صنعتی، هویه‌های میکروسکوپی، پدهای آماده مسی، رزین‌های UV و ابزارآلات جراحی PCB را مقایسه و خریداری کنید.