Elektronisches Design - Wie kann BGA von der PCB-Designseite gestärkt werden?

Die Spannungsquellen von fallenden Leiterplattenteilen oder Zinnricken sind wie folgt:

Spannung entsteht durch innere Kriechen

Wenn beispielsweise die Leiterplatte oder das BGA-Paket einer Reflow-Hochtemperaturverformung unterliegt, wird die Spannung freigegeben, bis sie einen Ausgleichspunkt erreicht. Dieser Ausgleichspunkt kann auch sein, wenn die Lötkugel reißt.

Stress entsteht durch äußere Einflüsse oder Druck

Nehmen wir das Handy als Beispiel. Die wahrscheinlichste äußere Belastung ist das Biegen in der Tasche (iPhone6 plus Biegetürereignis) oder der Aufprall, der durch versehentliches Fallen auf den Boden verursacht wird.

Stress entsteht durch thermische Ausdehnung und Kontraktion durch Umgebungstemperaturänderungen

In einigen Gebieten friert es im Winter draußen ein. Wenn sich das Produkt von einer beheizten Innenumgebung nach draußen bewegt, treten drastische Temperaturänderungen auf; In tropischen Gebieten, in denen es eine Klimaanlage in Innenräumen gibt, treten enorme Temperaturschwankungen auf, wenn das Produkt von Innen nach Außen bewegt wird. Ganz zu schweigen davon, dass das Produkt versehentlich oder absichtlich ins Auto gelegt wird, steigt die Temperatur tagsüber in der Sonne an und die Temperatur sinkt nachts schnell. Der Grund, warum Temperatur wichtig ist, ist, dass verschiedene Materialien unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben. Der Ausdehnungskoeffizient von Leiterplattenplatten muss sich von Lötkugeln unterscheiden, und die Materialien von BGA-Paketen sind auch unterschiedlich. Stellen Sie sich vor, dass gewöhnliche Straßen und Brücken entworfen werden. Dehnfugen werden verwendet, um das Risiko einer geringen thermischen Ausdehnung und Kontraktion von Materialien zu verringern, aber es scheint, dass elektronische Materialien nur versuchen können, Materialien mit relativ kleinen Dehnungskoeffizienten zu finden.

Hier sind ein paar Artikel im Zusammenhang mit BGA-Schweißen und Fallen, es wird empfohlen, dass Sie es zuerst lesen:

Wie beurteilt man, ob der BGA-Tropfen ein SMT-Fabrikprozess oder Designproblem ist?

Die Erhöhung der Menge an Lötpaste kann BGA-Lötfehler verbessern?

Nachdem wir verstanden haben, dass das Fallen von BGA-Teilen oder Lötkugelreißen absolut untrennbar mit "Stress" ist, können wir darüber sprechen, wie wir die BGA von der Designseite stärken und versuchen, Risse zu verhindern. Die Methode lohnt sich nicht, wenn sie gebrochen ist. Treffen Sie keine Wahl, denken Sie in zwei Richtungen, die erste ist, einen Weg zu finden, um die Auswirkungen von Stress zu reduzieren, und die zweite ist, die Fähigkeit von BGA zu stärken, Stress zu widerstehen.

Hier sind ein paar Möglichkeiten, BGA zu stärken, um Risse zu verhindern:

1. Verbessern Sie die Anti-Verformungsfähigkeit der Leiterplatte

Die Verformung der Leiterplatte kommt in der Regel von schnellem Erhitzen und schnellem Abkühlen (thermische Ausdehnung und Kontraktion), verursacht durch Hochtemperaturreflow (Reflow), gekoppelt mit ungleichmäßiger Verteilung der Teile und Kupferfolie auf der Leiterplatte, die die Leiterplatte verschlechtert Die Menge der Verformung.

Die Methoden zur Erhöhung des Widerstands der Leiterplatte gegen Verformung sind:

1. Leiterplattendicke erhöhen. Wenn möglich, wird empfohlen, eine Leiterplatte mit einer Dicke von 1,6mm oder mehr zu verwenden. Wenn Sie immer noch 0.8mm, 1.0mm, 1.2mm Dickenplatten verwenden müssen, wird empfohlen, Ofenvorrichtungen zu verwenden, um die Verformung der Platte beim Passieren des Ofens zu unterstützen und zu verstärken. Obwohl Sie versuchen können, zu reduzieren

2. Verwenden Sie PCB-Material mit hohem Tg. Hohe Tg bedeutet hohe Steifigkeit, aber der Preis wird entsprechend steigen. Das muss ein Kompromiss sein.

3. Fügen Sie Stahlstangen um die BGA. Wenn Platz vorhanden ist, können Sie erwägen, einen unterstützenden Eisenrahmen um den BGA zu bauen, um seine Fähigkeit zu stärken, Stress zu widerstehen, genau wie ein Haus zu bauen.

4. Gießen von Epoxidkleber (vergossen) auf die Leiterplatte. Sie können auch erwägen, Kleber um die BGA oder auf die Rückseite der entsprechenden Leiterplatte zu gießen, um die Spannungsfestigkeit zu stärken.

Zweitens, reduzieren Sie die Verformung der Leiterplatte

Im Allgemeinen sollte die Leiterplatte (PCB) in das Gehäuse montiert werden, sie durch das Gehäuse geschützt werden, aber da die Produkte von heute dünner und dünner werden, insbesondere Handgeräte, leiden sie oft unter äußeren Kräften, Biegen oder Stürzen. Die resultierende Leiterplatte ist verformt.

Um die Verformung der Leiterplatte durch äußere Kräfte zu reduzieren, gibt es die folgenden Methoden:

1. Erhöhen Sie den Pufferentwurf des Mechanismus zur Leiterplatte. Zum Beispiel, wenn einige Dämpfungsmaterialien entworfen werden, selbst wenn das Gehäuse verformt ist, kann die interne Leiterplatte immer noch von äußeren Belastungen unberührt bleiben. Aber die Lebensdauer und Kapazität des Puffers müssen berücksichtigt werden.

2. Fügen Sie Schrauben oder Positionierungs- und Befestigungsmechanismen um die BGA. Wenn unser Zweck nur der Schutz der BGA ist, können wir die Organisation in der Nähe der BGA zwingen, so dass die Umgebung der BGA nicht leicht verformt wird.

3. Verstärken Sie die Schale, um zu verhindern, dass ihre Verformung die interne Leiterplatte beeinflusst.

3. Verbesserung der Zuverlässigkeit von BGA

1. Füllen Sie den Boden des BGA mit Kleber (Underfill).

2. Erhöhen Sie die Größe der BGA Lötpads auf der Leiterplatte. Dies erschwert die Verdrahtung der Leiterplatte, da der Spalt zwischen der Kugel und der Kugel, die geführt werden kann, kleiner wird.

3. Verwenden Sie SMD (Solder Mask Designed) Layout. Bedecken Sie die Lötpads mit grüner Farbe.

4. Verwenden Sie Vias-in-Pad (VIP) Design. Die Durchkontaktierungen auf den Lötpads müssen jedoch mit Galvanik gefüllt werden, da sonst Blasen beim Reflow entstehen, die leicht dazu führen, dass die Lötkugeln aus der Mitte brechen. Dies ist ähnlich wie ein Haus bauen und den Boden stapeln. Bitte beachten Sie [Prinzip der Vias-in-Pad Verarbeitung]

5. Erhöhen Sie die Menge des Lots. Aber es muss unter der Bedingung kontrolliert werden, dass kein Kurzschluss erlaubt ist.