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分析電路板零件掉落或錫裂的原因

文章來源: 智力創電路板 人氣:1671 發表時間:2020-08-28 09:46:16

很多電路板工廠的朋友經常在問:到底BGA要如何設計才可以加強并改善其強度以防止BGA開裂(crack)?因為有客戶抱怨電路板有BGA開裂問題,公司就必須要有人為此負責。

PCB雙面沉金板.png

其實最該負責的不就是這些高層嗎?既要求產品設計要輕又要薄,還要求要趕進度,把原本十二個月的新產品周期縮短為九個月,現在又壓縮為六個月,而且ID還一直變來變去,進度(Schedule)不能延后,又要產品設計出來完美無缺,這群工程師們就只能賣命、賣肝,人人自危,這公司文化怎么變成了這個樣子?

在開始探討這個議題之前我們得要先了解BGA為何會裂開?先撇開制造的問題,假設所有的BGA錫球都焊接良好、IMC生成良好,但還是發生BGA裂開,其最主要原因應該就是應力(Stress)了,之所以這么斷定,因為分析過得所有產品,電路板上零件掉落或開裂問題幾乎都與應力有絕對關系。

電路板零件掉落或錫裂的應力(stress)來源有下列幾種:

1.應力來自外部的撞擊或施壓

以手機為例,最可能的外部應力就是就在口袋內受力彎曲(iPhone6plus彎曲門事件),或是因為不小心掉落地上所造成的沖擊。

2.應力來自內部潛變產生

比如說電路板或BGA封裝經reflow高溫時的變形,應力會一直釋放到達一個平衡點才會停止,這個平衡點也有可能就是錫球裂開的時候。

3.應力來自環境溫度變化所產生的熱脹冷縮現象

有些地區在冬天的時候室外結冰,當產品從室內有暖氣的環境移動到室外就會發生激烈的溫度變化;在熱帶地區,室內有冷氣,從室內走到室外就會發生溫度的巨大改變,更別說不小心或是故意把產品放在汽車內了,白天曬太陽溫度升高,夜晚溫度急速下降。溫度之所以重要還關系到不同的材料會有不同的膨脹系數,電路板板材的膨脹系數肯定與錫球(solderball)不同,而且與BGA封裝的材質也不同,試想一般的道路橋梁都會設計「伸縮縫」來降材料低熱脹冷縮的風險,但是電子材料似乎只能盡量找膨脹系數比較小的材質。


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