Технология PCB - управление лекций PCBA: сравнение конструкций сварных дисков SMD и NSMD

Чтобы предотвратить разрыв шара, должен ли диск BGA быть сконструирован как SMD или NSMD(SMD vs NSMD)?

Почему мы обсуждаем SMD (определение шаблона сварки) и NSMD (определение шаблона без шаблона сварки) для дисков BGA / сварных дисков в процессе обработки PCBA? Это должно позволить BGA повысить устойчивость к внешним напряжениям и ударам, вызванным трещинами олова. Хотя окончательный вывод заключается в том, что BGA должен быть спроектирован как SMD или NSMD, нет существенной разницы, но сварочный диск BGA для монтажных плат использует [NSMD + интерполяционные перфорации]. Наше направление проектирования остается неизменным. Цель этого эксперимента - использовать SMD или NSMD для выдерживания большего напряжения при проверке конструкции сварочного диска BGA. Перед экспериментом я проконсультировался с некоторыми экспертами по PCB. Ответ, который я получил, заключался в том, что ошибка в результате такого эксперимента была на самом деле большой. Может ли он служить основанием для сомнений, поскольку многие параметры влияют на результат.

Условия и параметры испытаний на тягу (срез) и тягу (растяжение) сварных шаров BGA:

BGA Подготовка к испытаниям на тягу (срез) и тягу

▪  Диаметр шара: 0,4 мм

▪  Лазерные пластины: FR4, TG150

▪  Толщина: 1,6 мм

▪  Обработка поверхности монтажных плат (готовый продукт): ENIG (никелевая пропитка золотом)

▪  Сферический сварочный сплав: SAC305

▪  Сварочный сплав: SAC305

▪ > Скорость сдвига: 5000um / sec

▪  Расстояние между инструментами сдвига: 10%.

▪  Размер прокладки NSMD (диаметр): 0,35 мм (прокладка), 0,40 мм (S / M)

▪  Размер SMD - сварочного диска (диаметр): 0,35 мм (S / M), 0,40 мм (сварочный диск)

Проблемы с настройкой условий испытания тяги (сдвига) и тяги (растяжения) сварного шара BGA:

▪  В этом эксперименте сварные шары свариваются непосредственно на платы FR4, которые мы сами разработали, а не на несущих платах BGA. Сварной раствор должен быть напечатан перед посадкой сварного шара, чтобы избежать смещения при прохождении через печь обратного тока. Кроме того, поскольку температуру в печи обратного тока трудно контролировать, многие сварные шары деформируются после прохождения через печь обратного тока, но сферическая форма все еще существует. В ходе этого испытания было изготовлено в общей сложности четыре пластины, две из которых были предназначены для сварочных дисков SMD, а две - для сварочных дисков NSMD. Каждая пластина была выборочно сварена с 20 шарами, а перфорация в диске имела 11 шаров. В каждом отверстии имеется 9 сварных шаров.

Результаты испытаний BGA на тягу (срез) и тягу

Средняя тяга (сила сдвига) и средняя тяга (тяга) после испытания показали, что NSMD превосходит SMD, но разница в тяге не была очевидной, и разница в тяге считалась значительной. (Если у вас есть время, давайте рассмотрим дисперсионный анализ, чтобы определить, является ли он значительным. В настоящее время мы оцениваем его только на основе опыта)

▪  Растяжение: NSMD (884.63gf), стандартное отклонение 57.0gf > SMD (882.33gf), стандартное отклонение 75.1gf. Разница составляет всего 2,3fg.

▪  Сила сдвига: NSMD (694.75g), стандартное отклонение 45.8gf > SMD (639.21g), отклонение 54.5gf. Разница составляет 55.54fg.

▪  Независимо от того, тянут или толкают SMD и NSMD сварочные диски, они показывают, что сварочные диски с сквозными и сквозными отверстиями обладают лучшей способностью выдерживать двухтактные напряжения, но это не так очевидно, как ожидалось. В рамках проекта тестирования тяги (сдвига) [NSMD + блокирует перфорацию] лучше всего, в соответствии с ожиданиями. Тем не менее, в рамках проекта тестирования на растяжение [SMD + интерполяционное отверстие (гнездо)] лучше всего работает. Это требует дальнейшего обсуждения.

Выводы испытаний BGA на тягу (сдвиг) и тягу (растяжение) сварных шаров, а также явления и неблагоприятные явления, наблюдаемые после отказа эксперимента (режим отказа):

Растягивание: NSMD непроходимый сварочный диск

▪  Наблюдение за пробами конструкции сварочного диска NSMD в рамках проекта по испытанию на растяжение показало, что после испытания на растяжение почти все сварочные диски без перфорации были отслоены, семь из девяти дисков были отслоены, и только два диска не были отслоены.

Растягивание: NSMD + Вставка прокладки через (гнездо)

▪  В тестовых образцах конструкции сварочного диска NSMD результаты растяжения перфорированного диска в сварном диске были довольно запутанными. Два из десяти сварочных дисков остались полностью нетронутыми, а в середине поврежденного шарового диска остались наконечники. Формированный сварочный материал (945,4 gf), остальные 5 дисков вытянуты, но сварочный диск только частично отслаивается, поверхность разрыва находится в слое IMC сварного материала (863,8 gf), остальные 3 диска полностью вытянуты (903,9 gf).

Растягивание: NSMD + Вставка прокладки через (гнездо)

Ралли: SMD

▪  Десять дисков с перфорированными пробками и десять дисков без перфорированных отверстий остались на монтажной плате без вытягивания и имели острые остатки припоя на вытянутой части. Этот результат также подтверждает наши прошлые знания о том, что сварочные диски SMD будут иметь более сильное сцепление и, следовательно, трещины на поверхности припоя.

Тяга (сдвиг): NSMD

▪  Один из сварных дисков без пробоин был полностью удален, остальные 18 не были вытянуты, и все сварочные диски были сломаны под тягой. Перед экспериментом один из сварных шаров на сварном диске вышел из строя.

Тяга (сдвиг): SMD

▪  Двадцать сварочных дисков остались нетронутыми, оставив острые остатки припоя.

▪  Сравнение явлений растяжения на сварных дисках SMD и NSMD все еще может смутно показать, что SMD имеет более сильную связь.

Режим отказа после испытания на растяжение шара BGA

Подводя итог, конструкция сварного диска [NSMD + штепсельное отверстие] на самом деле имеет определенный эффект усиления сцепления сварного диска. Несмотря на то, что сварочный диск 3 / 10 тянется через весь отсос, по сравнению с [NSMD No via] 7 / 9 сварных дисков полностью отслаиваются, что считается улучшением, но улучшение не так заметно, как ожидалось. Это может быть связано с глубиной и размером отверстия.

Возможные остаточные вопросы:

▪  Когда поверхность трещины появляется в слое IMC, она может выдержать наихудшее напряжение растяжения. Что это значит? Перфорация в сварочном диске не достигла ожидаемого эффекта хризантемы?

▪  Слой IMC на самом деле является самым слабым местом во всей сварной конструкции.

Приложение:

Хотя приведенные выше выводы свидетельствуют о том, что конструкция сварного диска [NSMD + перемычка отверстия] рекомендуется для повышения выносливости сварного материала BGA, неоспоримо, что если завод PCB хочет полагаться только на эти крошечные изменения конструкции сварного диска для достижения решения проблемы трещин или падения сварного материала BGA, кажется, что это источник судьбы, это непрактично! Представьте, как маленький сварочный шар выдерживает изгибное напряжение, вызванное внешними силами платы? Чтобы полностью решить проблему расщепления BGA олова, необходимо вернуться к самой сути институционального дизайна SMD vs NSMD.