Teknik PCB - Penuaan dan peningkatan kekuatan kumpulan tentera papan sirkuit

Penuaan dan peningkatan kekuatan kumpulan tentera papan sirkuit

1. Penuaan kongsi tentera Setelah penyeludupan selesai, struktur kristal legasi utama kongsi tentera tidak stabil. Ia akan bertambah secara perlahan-lahan dengan masa untuk mengurangi tekanan dalaman disebabkan oleh banyak sempadan (biasanya sempadan adalah konsentrasi ketidaksamaan, tenaga tinggi, dan darjah stabil adalah sangat lemah). Walaupun pada suhu bilik, suhu kristalisasi yang diperlukan untuk ikatan eutek biasa sebenarnya terlebih. Sebagai saiz biji menjadi lebih besar dan sempadan menjadi lebih kecil, konsentrasi ketidakadilan di sempadan juga meningkat relatif. Setelah kehidupan kelelahan dari kumpulan tentera telah dimakan oleh 25%, akan ada Microvoid di sempadan. Dan apabila kehidupan kelelahan dimakan oleh 40%, ia akan menjadi lebih teruk dan Microcrack akan dihasilkan, menyebabkan kongsi tentera menjadi lemah.

Kedua, ketidakpadanan CTEOnce the three members (pins, solders, pads) are welded with a large CTE-mismatch drop in the overall thermal expansion coefficient, the deterioration of the solder joint strength will accelerate, for example: the CTE of the ceramic BGA itself is 2ppm/ degree Celsius, But the CTE of the FR-4 circuit board is 14 ppm/ degree Celsius, Dan kekuatan penywelding antara kedua-dua tidak mudah untuk menjadi sangat baik. Figur berikut menunjukkan dua contoh yang jelas. Adapun ketidakpadanan CTE yang ditempatkan juga sering berlaku, seperti 17 ppm/° C untuk tembaga, 18 ppm/° C untuk keramik, dan 20 ppm/° C untuk Alloy42, tetapi kesan ketidakpadanan keseluruhan yang disebut di atas sudah tentu sedikit lebih kecil. Kadang-kadang bahkan Sn63/Pb37 yang sangat homogen mempunyai ketidakpadanan CTE yang inherent 6 ppm/ darjah Celsius di kawasan multi-tin dan kawasan multi-lead (antara kedua-dua).

3. Contoh mod kegagalan

(1) Penyelinapan sejuk

Tunjukkan pada tepukan solder pada PCB di bawah kaki bola yang tidak sepenuhnya tergabung dengan bola kerana panas tidak cukup semasa proses Reflow. Pada masa ini, permukaan sferi akan mempunyai penampilan kasar dan granular, dan fenomena leher juga akan muncul. Biasanya, bola dalaman di bawah perut lebih mungkin akan disesuai sejuk.

(2) Pad tentera sendiri tidak tetap pada tin

Ia bermakna permukaan pad bola di kawasan BGA papan sirkuit terjangkit oleh bahan asing, sehingga pasta askar tidak boleh mempunyai reaksi tentera dengan pad bawah. Apabila tin tidak boleh dimakan, pasta askar dicair dan disisap pergi oleh kaki bola dan menghasilkan sirkuit terbuka. Namun, fenomena ini kadang-kadang boleh disebabkan oleh bengkok papan pembawa dan kaki gantung. Apabila ENIG digunakan sebagai permukaan belakang PCB, situasi yang sama tidak diinginkan akan berlaku jika lapisan nikel di dalamnya mempunyai gejala kegelapan hitam.

(3), jatuhkan bola

Ia merujuk kepada kegagalan terdahulu komponen BGA, yang dipanaskan semula semasa pengumpulan dan penyelamatan turun, dan ditarik terpisah dari lehernya dengan kekuatan luar, yang disebabkan oleh tekanan mekanik panas. Bagaimanapun, pads kaki papan PCB sering dijalankan dengan baik dan jarang hilang.

(4) Satu tujuan yang diberikan

Semasa proses menanam bola di papan pembawa, kaki bola tidak ditanam dengan kuat, atau bola kemudian ditembak oleh kekuatan luar dan bola diserahkan. Kecelakaan semacam ini mudah ditemui dalam ujian X-Ray atau sistem atau sirkuit (ICT), tetapi jika ia hanya digunakan untuk penyebaran panas atau pendaratan umum, ia tidak penting bola dalaman, ia adalah masalah lain.

(5) Bengkok dan warp papan pembawa

Malah, panas tentera bebas lead di masa depan akan meningkat. Bukan sahaja PCB besar akan membengkuk dan warp, bahkan papan pembawa organik sendiri tidak akan melarikan diri dari deformasi warping, dan ia juga akan memaksa kaki bola abdominal untuk membentuk dengan tinggi, seperti yang dipaparkan dalam figur di bawah. Untuk penjelasan tambahan editor.

Walaupun plat papan pembawa dibuat dari resin Tg180 BT, ia sangat berbeza dari CTE cip yang ada dalam pakej dalamnya; Oleh itu, apabila terdedah kepada terlalu banyak panas bebas lead, papan pembawa akan membengkuk secara tidak biasa, menghasilkan empat sudut bola kaki kelihatan panjang atau kaki menggantung di udara. Walaupun penywelding kuat, kawasan kenalan penywelding akan dikurangkan kerana tekanan dan panjang, dan kekuatan akan tidak cukup, membuat desainer tidak berani meletakkan pin bola 1/0 pada empat sudut. BGA yang besar adalah paling susah untuk fenomena yang tidak normal ini.

(6) Damage from external mechanical forces

Papan sirkuit sering menderita kerosakan secara tidak sengaja semasa pengumpulan atau ujian, dan apabila BGA menjadi sangat besar, ia juga akan menyebabkan trauma pada bola semasa ujian, yang akan mempengaruhi kekuatan kongsi tentera berikutnya. Walaupun selepas PCBA dikumpulkan, ia masih akan diserang secara tidak sengaja oleh kuasa luar, dan kadang-kadang bahkan pads tembaga di permukaan PCB ditarik dan mengapung dengan kuasa. Untuk berada di sisi yang selamat, glue as as atau glue sudut tambahan pada empat sudut boleh digunakan sebagai cara jaminan, atau bahkan meningkatkan kawasan pads sudut atau berubah ke pads panjang bentuk oval. Namun, kerana perancang hanya akan menggunakan perisian komersial off-the-shelf, jadi undang-undang tidak mudah untuk dilaksanakan.

(7) Panas penywelding tidak mencukupi

Apabila panas yang diserap oleh bola di bawah abdominal tidak cukup, bola itu sendiri tidak boleh mencair ke dalam keadaan cair, sehingga ia tidak boleh sembuh dengan melekat askar, bentuknya akan sukar untuk menunjukkan keadaan normal pemindahan dan kerdil. Gambar berikut adalah contoh biasa.