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電子設計

電子設計 - どのようにしてPCB設計の面からBGAを強化しますか。

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電子設計 - どのようにしてPCB設計の面からBGAを強化しますか。

どのようにしてPCB設計の面からBGAを強化しますか。

2021-10-27
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Author:Downs

PCB基板部品の脱落またはスズ割れの応力源は以下の通りである:

内部クリープからの応力

例えば、回路基板またはBGAパッケージが還流高温変形を受けると、平衡点に達するまで応力が解放される。この平衡点は半田ボールが破裂したときでもある。

圧力は外部からの衝撃または圧力

携帯電話を例にとる。最も可能性の高い外部応力は、ポケットの中の湾曲(iPhone 6に湾曲ドアが加わった事件)、または地面に落ちたことによる衝撃である。

応力は環境温度の変化による熱膨張と収縮に由来する

ある地域では、冬には屋外が凍る。製品が室内加熱環境から室外に移ると、温度が急激に変化する。熱帯地方では、室内にエアコンがあり、製品が室内から室外に移動すると、温度が大きく変化します。ましてや意外や故意に車の中に製品を置くと、昼間は日光の下で温度が上がり、夜は急速に温度が下がる。温度が重要なのは、異なる材料が異なる膨張係数を持っているからです。回路基板の膨張係数は溶接ボールとは異なり、BGAパッケージの材料も異なる必要があります。一般的な道路や橋が設計されることを想像してみてください。伸縮継手は材料の低熱膨張と収縮のリスクを低減するために使用されるが、電子材料は膨張係数が比較的小さい材料を探すことしか試みられていないようだ。

回路基板

以下はBGA溶接と落下に関する記事です。まず読むことをお勧めします:

BGA脱落がSMT工場プロセスなのか設計上の問題なのかどうやって判断しますか。

半田ペーストの量を増やすことでBGA半田欠陥を改善できますか?

BGA部品の脱落や溶接ボールの亀裂と「応力」が決して切り離せないことを理解した後、設計の面からBGAを強化し、亀裂をできるだけ防ぐ方法について話すことができます。この方法が壊れたら、価値がない。選択をしないで、2つの方向から考えて、1つは応力の影響を減らす方法を見つけることで、2つはBGAの抗応力能力を強化することです。

次に、亀裂を防ぐためにBGAを強化する方法を示します。

1.PCBの耐変形性を高める

回路基板の変形は通常、高温還流(reflow)による急速加熱と急速冷却(熱膨張と収縮)に起因し、回路基板上の部品と銅箔の不均一分布に加えて、回路基板の変形量を激化させる。

回路基板の変形抵抗力を高める方法は、

1.PCBの厚さを増やす。できれば、厚さ1.6 mm以上の回路基板を使用することをお勧めします。また、0.8 mm、1.0 mm、1.2 mmの厚さの板材を使用しなければならない場合は、炉を通過する際の板材の変形を支持し、強化するために炉治具を使用することをお勧めします。減らしてみることはできますが

2.高Tg PCB材料を使用する。高Tgは高剛性を意味するが、価格はそれに応じて上昇する。これはトレードオフでなければならない。

3.BGAの周囲に鉄筋を追加します。スペースがあれば、BGAの周りに家を建てるように応力に抵抗する能力を高めるために鉄のフレームを作ることを考えることができます。

4.回路基板にエポキシ樹脂ペースト(ポッティング)を注入する。BGAの周囲または対応する回路基板の背面に接着剤を注入して、応力耐性を高めることも考えられます。

二、PCBの変形を減らす

一般的には、回路基板(PCB)がシャーシに組み込まれると、シャーシの保護を受ける必要がありますが、現在の製品はますます薄くなっているため、特にハンドヘルドデバイスでは、外力の曲げや落下の衝撃を受けることがよくあります。これにより発生する回路基板の変形。

外力による回路基板の変形を低減するために、以下の方法がある:

1.回路基板に対する機構のバッファ設計を追加する。例えば、ハウジングが変形しても、内部回路基板は外部応力の影響を受けないように設計されている緩衝材があります。しかし、バッファの寿命と容量を考慮しなければならない。

2.BGA周りにネジまたは位置決め固定機構を追加します。BGAを保護する目的だけであれば、BGA付近の組織を強制的に固定することができ、BGA付近が変形しにくくなります。

3.ハウジングを補強し、その変形が内部PCBに影響を与えないようにする。

3.BGAの信頼性向上

1.BGAの底部に接着剤(アンダーフィル)を充填する。

2.回路基板上のBGAパッドのサイズを大きくします。これにより、ボールと配線可能なボールとの隙間が小さくなるため、回路基板の配線が困難になります。

3.SMD(半田マスク設計)レイアウトを使用する。グリーンペイントでパッドを覆う。

4.パッド(VIP)設計にViasを使用する。しかし、パッドの貫通孔はめっきで充填しなければならず、還流中に気泡が発生し、中間から半田ボールが破断しやすい。これは家を建てることと杭を打つことに似ている。「パッド加工におけるスルーホールの原理」を参照してください

5.半田量を増やす。しかし、短絡を許さない条件で制御しなければならない。