PCB 기술 - PCBA 연사: SMD 및 NSMD 용접판 설계 비교

용접구 파열을 방지하기 위해 BGA 용접판을 SMD 또는 NSMD로 설계해야 합니까?

PCBA 머시닝 프로세스에서 BGA 용접판/용접판의 SMD(용접 마스크 정의) 및 NSMD(비용접 마스크 결정) 설계에 대해 논의해야 하는 이유는 무엇입니까?이는 BGA가 주석 균열로 인한 외부 응력과 충격에 대한 저항력을 증가시키기 위한 것이다.최종 결론은 BGA가 SMD나 NSMD로 설계돼야 한다는 것이었지만 큰 차이는 없었지만, 회로기판의 BGA 용접판은 [NSMD+잭]을 사용했다. 우리의 설계 방향은 여전히 변하지 않았다.

이 실험의 목적은 BGA 용접판의 설계를 검증할 때 SMD 또는 NSMD를 사용하여 더 큰 응력을 견디는 것이다.

실험하기 전에 PCB 전문가에게 문의했습니다.내가 얻은 답은 이런 실험의 결과 오차가 실제로 매우 크다는 것이다.많은 매개변수가 결과에 영향을 미치기 때문에 의심스러운 참조가 될 수 있습니까?

BGA 용접구 추력(절단) 및 당김(당김) 시험 조건 및 매개변수:

BGA 용접구 추력(절단) 및 당김(당김) 테스트 준비

ª구 지름: 0.4mm

– ª층 프레스: FR4, TG150

–ª 두께: 1.6mm

– 회로기판 표면처리(완제품): ENIG(니켈침금)

– 구형 용접 합금: SAC305

ª 용접 크림 합금: SAC305

절단 속도: 5000um/sec

ª 잘라내기 도구 간격: 10%

– NSMD 개스킷 크기(지름): 0.35cm(개스킷), 0.40mm(S/M)

ª SMD 용접판 크기(지름): 0.35mm(S/M), 0.40mm(용접판)

BGA 용접구 추력(절단) 및 당김(당김) 테스트 조건 설정 문제:

이 실험에서 용접구는 BGA 캐리어 보드가 아니라 우리가 직접 설계한 FR4 회로 기판에 직접 용접되었습니다.용접 펄프는 반드시 용접구를 재배하기 전에 인쇄하여 환류로를 통과할 때 변위가 발생하지 않도록 해야 한다.또한 환류로의 온도를 제어하기 어렵기 때문에 많은 용접구가 환류로를 거친 후 변형되지만 구형은 여전히 존재한다.이 테스트에서는 SMD 용접 디스크 설계와 NSMD 용접 디스크 설계 등 총 4개의 보드가 제작되었습니다.각 보드에는 선택적으로 20개의 용접구가 있고 용접판의 오버홀에는 11개의 용접구가 있습니다.각 오버홀에는 9개의 용접구가 있습니다.

BGA 용접구 추력(절단) 및 당김(당김) 테스트 결과

시험 후 평균 추력(커팅)과 평균 랠리(랠리) 모두 NSMD가 SMD보다 우수함을 나타냈지만, 랠리 차이는 그다지 뚜렷하지 않아 랠리 차이가 현저한 것으로 평가됐다.(시간이 있다면 방차분석을 검토해 현저한 여부를 판단하자. 현재, 우리는 경험에서만 현저한 여부를 판단한다.)

인장력: NSMD(884.63gf), 표준편차 57.0gf>SMD(882.33gf), 표준차 75.1gf. 차이는 2.3fg에 불과하다.

전단: NSMD(694.75g), 표준 편차 45.8gf>SMD(639.21g), 표준 편차 54.5gf. 편차는 55.54fg입니다.

– SMD 및 NSMD 용접 디스크의 당김이나 추력 설계에 관계없이 구멍과 플러그 구멍이 있는 용접 디스크가 밀어내기 응력을 더 잘 견딜 수 있는 능력을 가지고 있다는 것을 보여주지만, 이는 예상했던 것처럼 뚜렷하지 않다.[NSMD+ 오버 구멍]은 추력(잘라내기) 테스트 항목에서 예상과 가장 잘 작동합니다.그러나 랠리 테스트 항목에서는 [SMD + 잭 통과 구멍 (잭)] 이 가장 잘 작동합니다.이것은 진일보한 토론이 필요하다.

BGA 용접구 추력(절단) 및 당김(당김) 시험 결론 및 실험 실효 후 관찰 된 현상 및 불량 현상(실효 모드):

견인: NSMD No via pad

스트레치 테스트 항목에서 NSMD 용접판 설계의 테스트 샘플을 관찰한 결과, 스트레치 테스트 후 거의 대부분의 무구멍 용접판이 박리되었고, 9개의 용접판에서 7개가 박리되었으며, 2개의 용접판만 박리되지 않은 것을 발견했다. 용접판의 용접구 하나는 실험 전에 실패했다.

밀어내기: NSMD+ 통과 (잭) 패드 삽입

– NSMD 용접판 설계의 테스트 샘플에서 용접판 오버홀 용접판의 인장 결과는 상당히 혼란스러웠습니다.10개의 용접판에서 2개의 용접판이 완전히 손상되지 않았으며 손상된 용접구 용접판 가운데에도 뾰족한 끝이 남아 있습니다.성형용접재료(945.4gf), 기타 5개의 용접판이 당겨졌지만 용접판은 부분적으로만 벗겨지고 단열면은 용접재의 IMC층(863.8gf), 나머지 3개의 용접판이 완전히 당겨졌다(903.9gf).

밀어내기: NSMD+ 통과 (잭) 패드 삽입

당김: SMD

– 구멍이 뚫린 플러그가 있는 10개의 용접판과 구멍이 뚫리지 않은 10개의 용접판은 모두 회로판에 남아 당겨지지 않았으며 당겨진 부분에 뾰족한 용접재 잔류물이 있었다.이 결과는 또한 SMD 용접 디스크의 결합력이 더 강하기 때문에 용접 재료 표면에 균열이 발생한다는 우리의 과거 지식을 증명합니다.

추력(잘라내기): NSMD

구멍이 없는 용접판 중 하나는 완전히 제거되고 나머지 18개의 용접판은 당겨지지 않았으며 모든 용접판은 추력으로 끊어졌다.실험 전에 용접판의 용접구에 고장이 났다.

추력(잘라내기): SMD

ª20 용접판은 완전무결하여 날카로운 용접재 잔여물을 남겼다.

– SMD와 NSMD 용접판의 상단 현상을 비교하면 SMD의 결합력이 더 강하다는 것을 여전히 모호하게 증명할 수 있다.

BGA 용접구 추진력 시험 후 실효 모드

BGA 용접구 추진력 시험 후 실효 모드

요약하면 [NSMD+ 잭 오버홀]의 용접 디스크 설계는 실제로 용접 디스크 결합력을 향상시키는 효과가 있습니다.전체 분리를 통해 용접 디스크의 3/10을 끌어올렸지만 [NSMD No via]에 비해 7/9개의 용접 디스크가 완전히 분리되어 개선된 것으로 여겨지지만 기대만큼 크게 개선되지 않았다.구멍 통과 깊이 및 치수와 관련이 있을 수 있습니다.

남아 있는 문제:

–ª 끊어진 표면이 IMC 레이어에 나타날 때 그것이 감당할 수 있는 스트레칭 응력이 가장 떨어진다.이게 무슨 뜻이죠?용접판의 구멍이 예상한 지면 데이지 효과에 미치지 못했습니까?

– IMC 레이어는 실제로 전체 용접 재료 구조에서 가장 취약한 부분입니까?

부언:

상술한 결론은 [NSMD + 플러그 구멍] 용접판 설계를 사용하여 BGA 용접재의 응력 능력을 강화하는 것을 권장하지만, PCB 공장이 이러한 작은 용접판 설계 변화에만 의존하여 BGA 용접구의 용접재가 갈라지거나 떨어지는 문제를 해결하려는 것이 운명의 근원인 것 같다는 것은 비현실적이라는 것을 부인할 수 없다!작은 용접구가 회로기판의 외력에서 발생하는 구부러진 응력을 어떻게 감당하는지 상상해 보자.BGA 주석의 갈라짐 문제를 철저히 해결하려면 기구 설계의 본질로 돌아가야 한다.