PCB科技 - 電路板球脚焊點的可靠性

的可靠性 電路板 ball foot solder joints

1. The difference of local thermal expansion coefficient
Since the CTE of the chip itself is only 3.ppm/ 攝氏度, 而有機載體板接近15 ppm/ 攝氏度, 囙此，當包裝和組裝受到强烈的熱量, 以及部件後續工作中產生的內部熱量, 這會造成很大的壓力. 拉伸應力, 然後在累積應變下, 經常導致頸部開裂和斷裂. 然而, 在使用銀膠作為安靜膠的步驟中, 如果銀膠可以加厚, 一些局部熱膨脹係數不匹配問題也可以得到緩解. 因為腹部底部的中心區域不容易獲得足够的熱量，並且很難在其下方焊接, 設計師們只敢在腹部底部邊緣放置重要的訊號球, 內部只能佈置一些微不足道的接地散熱球.

第二, the height of the ball
The higher the height of the post-welding ball, 可靠性越高. 通常焊後鋼球高度為63/37約為400-640mm, 但是Sn的高度/Pb90可以新增到760-890mm. 一般來說, 各種高溫過程會使球的高度變平； 例如, 球的原始高度為750mm, 植入載體板後的高度將降至625mm, 以及 印刷電路板 組裝後將减少到500mm. 把球拍平, 可靠性越差. 右邊的表格顯示了63之間的關係/37球高度, 球距和球墊直徑. 熔焊後，原始鋼球的高度通常降低10%, 如果有散熱器，原始球的高度將减少250%.

3. The influence of pad shape and surface treatment
BGA's top carrier board ball planting place after repeated heating, 剪切力可能導致介面開裂, 囙此，球墊必須經過專業設計，採用風險較小的“綠色塗料極限”設計. 然而, 這種限制焊料膨脹的焊點將成為應力集中的危險區域，如果錫沒有完全分散，其可靠性將受到極大威脅. 在相同站立高度的情况下, 如果SMD更改為NSMD, 焊料將沿著擴展位置銅焊盤的側壁向下流動, 像倒鉤一樣形成牢固的結合. 在 印刷電路板 高度不太短但可充分利用的焊點, 隨後的疲勞壽命 印刷電路板 焊點應為1.比載體板焊點長25-3倍.

背襯表面的ENIG處理層不適合BGA焊接，因為存在黑色墊子的問題. 形成黑色焊盤的主要原因是金水侵蝕相對較舊且較弱的鎳表面, 囙此，鎳層在更換過程中溶解太遲, 但被快速沉積的金層包圍, 內部繼續氧化和變質，形成NixOy黑墊.

此外, 最好不要在感測器的BGA球墊區域內或附近設定PTH 印刷電路板板 surface to prevent the solder from flowing into the hole during solder paste welding. 對於墊板上有盲孔的, 它更有可能導致焊點中出現空洞. 現時, 上一篇文章中考慮了盲孔中空氣引起的額外空隙, 可單獨討論此類額外空隙的接受情况. 事實上, 無法區分是錫膏有機物和水分還是盲孔造成的空洞. 該行業正試圖使用電鍍銅來降低成本. 現時, 直徑小於2mil的盲孔是有效的, 但是，仍然很難將直徑為5mil或更大的盲孔壓平.

第四, the failure analysis of the ball foot fresh spot
(1) Temperature cycle:

在故意將BGA或CSP焊接在電路板上後，通過各種高溫和低溫的多次熱迴圈，或在熱衝擊後，焊點通常在電路板上斷裂，但在印刷電路板上很少斷裂。 這是由於剪切模式的故障。

（2）彎曲試驗：

當 印刷電路板 BGA或CSP表面焊接並通過機械強制彎曲試驗, 不僅會出現斷頭，還會出現斷脚, 尤其是在四個角落區域有累積應力的情况, 或者木板的長度. 該方向上列出的球脚也容易出現斷頭或斷脚. 在安裝位置方面 印刷電路板板, 該測試最有可能在電路板中心的易彎曲區域失敗.

(3) Drop test:

BGA或CSP掌上型電子產品的組裝板在進行跌落試驗時，其四個角也最有可能斷裂。 上述彎曲試驗和跌落試驗的失效機制在理論上應屬於撕裂模式。

為了减少BGA的開裂/各種手持電子產品中的CSP球焊點, 美國Amkor在這些網格型組件的四個角的兩側使用膠水，以加强電路板和電路板之間的間隙. 額外的連接過程稱為角填充，以取代昂貴倒裝晶片封裝的欠填充方法.