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分析电路板零件掉落或锡裂的原因

文章来源: 智力创电路板 人气:235 发表时间:2020-08-28 09:46:16

很多电路板工厂的朋友经常在问:到底BGA要如何设计才可以加强并改善其强度以防止BGA开裂(crack)?因为有客户抱怨电路板有BGA开裂问题,公司就必须要有人为此负责。

PCB双面沉金板.png

其实最该负责的不就是这些高层吗?既要求产品设计要轻又要薄,还要求要赶进度,把原本十二个月的新产品周期缩短为九个月,现在又压缩为六个月,而且ID还一直变来变去,进度(Schedule)不能延后,又要产品设计出来完美无缺,这群工程师们就只能卖命、卖肝,人人自危,这公司文化怎么变成了这个样子?

在开始探讨这个议题之前我们得要先了解BGA为何会裂开?先撇开制造的问题,假设所有的BGA锡球都焊接良好、IMC生成良好,但还是发生BGA裂开,其最主要原因应该就是应力(Stress)了,之所以这么断定,因为分析过得所有产品,电路板上零件掉落或开裂问题几乎都与应力有绝对关系。

电路板零件掉落或锡裂的应力(stress)来源有下列几种:

1.应力来自外部的撞击或施压

以手机为例,最可能的外部应力就是就在口袋内受力弯曲(iPhone6plus弯曲门事件),或是因为不小心掉落地上所造成的冲击。

2.应力来自内部潜变产生

比如说电路板或BGA封装经reflow高温时的变形,应力会一直释放到达一个平衡点才会停止,这个平衡点也有可能就是锡球裂开的时候。

3.应力来自环境温度变化所产生的热胀冷缩现象

有些地区在冬天的时候室外结冰,当产品从室内有暖气的环境移动到室外就会发生激烈的温度变化;在热带地区,室内有冷气,从室内走到室外就会发生温度的巨大改变,更别说不小心或是故意把产品放在汽车内了,白天晒太阳温度升高,夜晚温度急速下降。温度之所以重要还关系到不同的材料会有不同的膨胀系数,电路板板材的膨胀系数肯定与锡球(solderball)不同,而且与BGA封装的材质也不同,试想一般的道路桥梁都会设计「伸缩缝」来降材料低热胀冷缩的风险,但是电子材料似乎只能尽量找膨胀系数比较小的材质。


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