電路設計 - 如何從PCB設計方面加强BGA？

印刷電路板的應力源 電路板零件 跌落或錫裂如下：

應力來自內部蠕變

例如，當電路板或BGA封裝經歷回流高溫變形時，應力將被釋放，直到達到平衡點。 該平衡點也可能在焊球破裂時。

壓力來自外部衝擊或壓力

以手機為例。 最可能的外部應力是口袋中的彎曲（iPhone6 plus彎曲門事件），或意外掉落在地上造成的衝擊。

應力來自環境溫度變化引起的熱膨脹和收縮

在某些地區，冬季室外會結冰。 當產品從加熱的室內環境移動到室外時，溫度會發生劇烈變化； 在熱帶地區，室內有空調，當產品從室內移動到室外時，溫度會發生巨大變化。 更不用說意外或故意將產品放入車內，白天在陽光下溫度會升高，而夜間溫度會迅速下降。 溫度之所以重要，是因為不同的資料具有不同的膨脹係數。 電路板板的膨脹係數必須與錫球不同，BGA封裝的資料也不同。 想像一下，普通的道路和橋樑將被設計。 膨脹節用於降低資料低熱膨脹和收縮的風險，但電子材料似乎只能嘗試尋找膨脹係數相對較小的資料。

以下是一些有關BGA焊接和跌落的文章，建議您先閱讀：

如何判斷BGA跌落是SMT工廠工藝還是設計問題？

新增焊膏的用量可以改善BGA焊接缺陷？

在瞭解了BGA零件的掉落或錫球開裂與“應力”是絕對不可分割的之後，我們可以從設計方面討論如何加强BGA，並嘗試防止開裂。 如果這種方法失敗了，它就不值得。 不要做出選擇，從兩個方向思考，第一個方向是找到减少壓力影響的方法，第二個方向是加强BGA抵抗壓力的能力。

以下是幾種加强BGA以防止開裂的方法：

1、提高PCB的抗變形能力

電路板變形 usually comes from rapid heating and rapid cooling (thermal expansion and contraction) caused by high temperature reflow (Reflow), 再加上電路板上零件和銅箔分佈不均勻, 惡化電路板的變形量.

新增電路板變形電阻的方法有：

1、新增PCB厚度。 如果可以，建議使用厚度為1.6mm或以上的電路板。 如果您仍然需要使用0.8mm、1.0mm、1.2mm厚的板材，建議在通過熔爐時使用熔爐夾具來支撐和加强板材的變形。 儘管你可以嘗試减少

2、使用高Tg PCB資料。 高Tg意味著高剛性，但價格會相應上漲。 這必須是一種權衡。

3、在BGA周圍新增鋼筋。 如果有空間，你可以考慮在BGA周圍建造一個支撐性的鐵框架，以增强其抵抗壓力的能力，就像建造房子一樣。

4、在電路板上澆注環氧樹脂膠（封裝）。 您還可以考慮在BGA周圍或相應電路板的背面澆注膠水，以增强其抗應力能力。

第二，减少PCB的變形

一般來說，當電路板（PCB）組裝到外殼中時，它應該受到外殼的保護，但由於今天的產品越來越薄，尤其是手持設備，它們經常受到外力彎曲或跌落衝擊。 由此產生的電路板變形。

為了减少外力引起的電路板變形，有以下方法：

1、新增機构對電路板的緩衝設計。 例如，設計一些緩衝資料，即使外殼變形，內部電路板仍然可以不受外部應力的影響。 但必須考慮緩衝器的壽命和容量。

2、在BGA周圍新增螺釘或定位固定機构。 如果我們的目的只是保護BGA，我們可以強制固定BGA附近的組織，使BGA附近不容易變形。

3. 加强殼體，防止其變形影響 內部PCB.

3、提高BGA的可靠性

1、用膠水（底膠）填充BGA底部。

2、新增電路板上BGA焊盤的尺寸。 這將使電路板的佈線變得困難，因為球和可以佈線的球之間的間隙變小。

3、使用SMD（焊接掩模設計）佈局。 用綠色油漆覆蓋焊盤。

4、在pad（VIP）設計中使用過孔。 然而，焊盤上的通孔必須充滿電鍍，否則在回流過程中會產生氣泡，這很容易導致焊球從中間斷裂。 這類似於建造房屋和堆放地面。 請參閱[焊盤加工中過孔的原理]

5、新增焊料量。 但必須在不允許短路的條件下進行控制。