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¿Para evitar que la bola se rompa, ¿ la almohadilla bga debe diseñarse como SMD o nsmd?
¿¿ por qué se discuten los diseños SMd (definición de máscara de soldadura) y nsmd (determinación de máscara no de soldadura) de la almohadilla / almohadilla bga durante el procesamiento pcba? Esto es para que bga pueda aumentar la resistencia a los esfuerzos externos y los choques causados es es por grietas de Estaño. Aunque la conclusión final es que bga debe diseñarse como SMD o nsmd, no hay diferencias significativas, pero la almohadilla bga de la placa de circuito utiliza [nsmd + orificios de enchufe] nuestra dirección de diseño no ha cambiado.
El objetivo de este experimento es utilizar SMD o nsmd para soportar un mayor estrés al verificar el diseño de la almohadilla bga.
Antes del experimento, consulté a algunos expertos en pcb. La respuesta que obtuve fue que el error de resultado de un experimento así era en realidad muy grande. Si puede servir de referencia para sospechas, ya que muchos parámetros influyen en los resultados.
Condiciones y parámetros de prueba de empuje (corte) y fuerza de tracción (tracción) de la bola de soldadura bga:
Preparación de la prueba de empuje (corte) y fuerza de tracción (tracción) de la bola de soldadura bga
- diámetro de la bola: 0,4 mm
- laminados: fr4, tg150
- espesor: 1,6 mm
Tratamiento de la superficie de la placa de circuito (producto terminado): enig (inmersión en níquel)
¿ aleación de soldadura esférica: sac305
- aleación de pasta de soldadura: sac305
Velocidad de corte: 5000um / s
- distancia entre herramientas de corte: 10%
- tamaño de la Junta nsmd (diámetro): 0,35 mm (junta), 0,40 mm (s / m)
- tamaño de la almohadilla SMd (diámetro): 0,35 mm (s / m), 0,40 mm (almohadilla)
Problemas para establecer las condiciones de prueba de empuje (corte) y fuerza de tracción (tracción) de la bola de soldadura bga:
En este experimento, la bola de soldadura se solda directamente a la placa de circuito fr4 diseñada por nosotros mismos, no a la placa portadora bga. La pulpa de soldadura debe imprimirse antes de plantar la bola de soldadura para evitar el desplazamiento al pasar por el horno de retorno. Además, debido a que la temperatura del horno de retorno es difícil de controlar, muchas bolas de soldadura se deforman después de pasar por el horno de retorno, pero la bola todavía existe. En esta prueba, se fabricaron un total de cuatro placas, dos de las cuales fueron diseñadas para almohadillas SMD y dos para almohadillas nsmd. Cada placa se solda selectivamente con 20 bolas de soldadura y los agujeros en la soldadura tienen 11 bolas de soldadura. Hay 9 bolas de soldadura por agujero.
Resultados de las pruebas de empuje (corte) y fuerza de tracción (tracción) de la bola de soldadura bga
Tanto el empuje promedio (fuerza de corte) como la fuerza de tracción promedio (fuerza de tracción) después del ensayo mostraron que nsmd era mejor que smd, pero la diferencia de fuerza de tracción no fue obvia y la diferencia de fuerza de tracción se consideró significativa. (si tienes tiempo, estudiemos si el juicio de anova es significativo. en la actualidad, solo juzgamos si es significativo por experiencia)
- tirón: nsmd (884,63 gf), desviación estándar 57,0 GF > SMd (882,33 gf), desviación estándar 75,1 gf. la diferencia es de solo 2,3 fg.
Aઠcizallamiento: nsmd (694,75 g), desviación estándar 45,8 GF > SMd (639,21 g), desviación de referencia 54,5 gf. la diferencia es de 55,54 fg.
Independientemente del diseño de tracción o empuje de las almohadillas SMD y nsmd, muestra que las almohadillas con agujeros a través y a través tienen una mejor capacidad para soportar el esfuerzo de empuje y tracción, pero esto no es tan obvio como se esperaba. Bajo el proyecto de prueba de empuje (corte), [nsmd + bloqueando el agujero] tuvo el mejor desempeño y cumplió con las expectativas. Sin embargo, bajo el proyecto de prueba de tracción, [smd + enchufe a través del agujero (enchufe)] tuvo el mejor desempeño. Esto requiere más discusión.
Conclusiones de las pruebas de empuje (cizallamiento) y fuerza de tracción (tracción) de la bola de soldadura bga y fenómenos y fenómenos adversos observados después de la falla experimental (modo de falla):
Tirón: nsmd no pasa por la almohadilla
La muestra de prueba del diseño de la almohadilla nsmd, observada bajo el proyecto de prueba de tracción, encontró que casi la mayoría de las almohadillas sin agujeros se habían pelado después de la prueba de tracción, 7 de las 9 almohadillas se habían pelado y solo 2 almohadillas no se habían pelado. una bola en la almohadilla falló antes de la prueba.
Tirar: nsmd + se inserta a través de la almohadilla (jack)
En las muestras de prueba diseñadas para la almohadilla nsmd, los resultados de tracción de la almohadilla perforada en la almohadilla son bastante confusos. Dos de las diez almohadillas estaban completamente libres de daños y todavía había una punta en el Centro de la almohadilla de bola dañada. Material de soldadura formado (945,4gf), los otros cinco Pads fueron levantados, pero los Pads solo se pelaron parcialmente, la superficie de fractura estaba en la capa IMC de la soldadura (863,8gf) y los tres Pads restantes se levantaron por completo (903,9gf).
Tirar: nsmd + se inserta a través de la almohadilla (jack)
Tirón: SMd
Las 10 almohadillas con enchufes a través del agujero y las 10 almohadillas sin agujeros permanecen en la placa de circuito, no han sido retiradas y hay residuos de soldadura afilados en la parte sacada. Este resultado también demuestra nuestro conocimiento anterior de que la fuerza de Unión de las almohadillas SMD será más fuerte, por lo que habrá grietas en la superficie de la soldadura.
Empuje (corte): nsmd
Una de las almohadillas sin agujeros fue retirada por completo, las 18 restantes no fueron levantadas y todas se rompieron bajo empuje. Antes del experimento, una bola de soldadura en la almohadilla falló.
Empuje (corte): SMd
La almohadilla de soldadura ª 20 está intacta, dejando residuos de soldadura afilados.
¿ en comparación con el fenómeno de tracción de la almohadilla SMD y nsmd, todavía se puede demostrar vagamente que la fuerza de Unión de la SMD es más fuerte.
Modo de falla después de la prueba de tracción de empuje de la bola de soldadura bga
Modo de falla después de la prueba de tracción de empuje de la bola de soldadura bga
En resumen, el diseño de la almohadilla de [nsmd + enchufe a través del agujero] en realidad tiene el efecto de fortalecer la fuerza de Unión de la almohadilla. A pesar de levantar 3 / 10 de las almohadillas a través de todo el desprendimiento, en comparación con [nsmd no via] se han desprendido por completo 7 / 9 de las almohadillas, lo que se considera una mejora, pero la mejora no ha sido tan significativa como se esperaba. Esto puede estar relacionado con la profundidad y el tamaño del agujero.
Posibles problemas pendientes:
Cuando la superficie rota aparece en la capa imc, la tensión de tracción que puede soportar es la peor. ¿¿ qué significa esto? ¿¿ el agujero en el soldador no alcanzó el efecto de crisantemo de suelo esperado?
¿¿ la capa IMC es en realidad el lugar más débil de toda la estructura de soldadura?
Comentario final:
¡Aunque las conclusiones anteriores sugieren que se recomienda utilizar el diseño de almohadillas [nsmd + a través de agujeros de enchufe] para mejorar la resistencia al estrés de la soldadura bga, ¡ es innegable que si la fábrica de PCB solo quiere confiar en estos pequeños cambios en el diseño de almohadillas para resolver el problema del agrietamiento o caída de la soldadura de bolas bga parece ser la causa del destino, ¡ esto no es práctico! Imagínese cómo una pequeña bola de soldadura soporta el estrés de flexión causado por la fuerza externa de la placa de circuito. Para resolver completamente el problema del agrietamiento del Estaño bga, debemos volver a la esencia del diseño del mecanismo.
