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Pour éviter la rupture des billes de soudure, les Plots BGA doivent - ils être conçus en SMD ou nsmd?
Pourquoi discuter des conceptions SMD (définition de masque de soudure) et nsmd (détermination de masque de non - soudure) des plots BGA / pads lors de l'usinage PCBA? Il s'agit de permettre au BGA d'augmenter sa résistance aux contraintes externes et aux chocs causés par les fissures d'étain. Bien que la conclusion finale soit que le BGA devrait être conçu comme SMD ou nsmd, il n'y a pas de différence significative, mais les Plots BGA de la carte utilisent [nsmd + plug overhole].
Le but de cette expérience est d'utiliser SMD ou nsmd pour résister à des contraintes plus importantes lors de la validation de la conception des plots BGA.
Avant d'expérimenter, j'ai consulté quelques experts en PCB. La réponse que j'ai reçue est que l'erreur dans les résultats d'une telle expérience est en fait énorme. Peut - il servir de référence pour le doute, car de nombreux paramètres affectent les résultats.
Conditions et paramètres de test de poussée (cisaillement) et de traction (Traction) des billes de soudage BGA:
Préparation aux tests de poussée (cisaillement) et de traction (Traction) des billes de soudage BGA
Diamètre de la balle: 0,4 mm
Stratifié: fr4, tg150
Épaisseur: 1,6 mm
Traitement de surface de la carte de circuit imprimé (produit fini): enig (nickel trempé or)
Alliage de soudure sphérique: sac305
ª alliage de pâte à souder: sac305
Vitesse de cisaillement: 5000um / sec
Espacement des outils de cisaillement: 10%
Dimensions du joint nsmd (diamètre): 0,35 mm (joint), 0,40 mm (S / M)
Dimensions des pastilles SMD (diamètre): 0,35 mm (S / M), 0,40 mm (pastilles)
Conditions de test de poussée (cisaillement) et de traction (Traction) des billes de soudage BGA questions:
Dans cette expérience, les billes de soudage ont été soudées directement sur une carte fr4 de notre propre conception, plutôt que sur une carte porteuse BGA. La pâte de soudage doit être imprimée avant la plantation des billes de soudage pour éviter les déplacements lors du passage dans le four de retour. De plus, comme la température du four de reflux est difficile à contrôler, de nombreuses billes de soudure se déforment après passage dans le four de reflux, mais la forme sphérique reste. Dans ce test, un total de quatre plaques ont été fabriquées, deux pour les Pads SMD et deux pour les Pads nsmd. Chaque plaque est soudée sélectivement avec 20 billes de soudure et les perçages dans les Plots ont 11 billes de soudure. Chaque perçage a 9 billes de soudure.
Résultats des tests de poussée (cisaillement) et de traction (Traction) des billes de soudage BGA
La poussée moyenne (force de cisaillement) et la traction moyenne (force de traction) après l'essai ont toutes deux montré que le nsmd était supérieur au SMd, mais la différence de traction n'était pas très nette et la différence de traction était considérée comme significative. (si vous avez le temps, examinons si le jugement de l'analyse de variance est significatif. Pour l'instant, nous jugeons si c'est significatif uniquement par expérience)
ª Traction: nsmd (884.63gf), écart type 57.0gf > SMD (882.33gf), écart type 75.1gf. La différence est seulement 2.3fg.
Cisaillement: nsmd (694,75g), écart type 45,8gf > SMD (639,21g), écart de référence 54,5gf. L'écart est de 55,54fg.
Quelle que soit la conception de traction ou de poussée des plots SMD et nsmd, il a été démontré que les Plots avec des trous traversants et des trous traversants ont une meilleure capacité à résister aux contraintes de poussée - pull, mais ce n'est pas aussi évident que prévu. Dans le cadre du projet d'essai de poussée (cisaillement), [nsmd + colmatage du trou de travers] s'est le mieux comporté et a répondu aux attentes. Cependant, dans le cadre du projet de test de traction, [SMD + plug over Hole (Jack)] s'est le mieux comporté. Cela nécessite une discussion plus approfondie.
Conclusions des essais de poussée (cisaillement) et de traction (Traction) des billes de soudage BGA et phénomènes et phénomènes indésirables observés après défaillance expérimentale (mode de défaillance):
Pull: nsmd sans PAD de passage
L'examen d'un échantillon d'essai de la conception des plots nsmd dans le cadre du projet d'essai de traction a révélé que la quasi - majorité des plots non poreux s'étaient écaillés après l'essai de traction, 7 des 9 Plots s'étaient écaillés et seulement 2 Plots ne s'étaient pas écaillés.
Pull: nsmd + insert par (Jack) pad
Dans l'échantillon d'essai de la conception de pad nsmd, les résultats de l'étirement des Pads percés dans les Pads étaient assez confus. 2 des 10 Plots ne sont pas endommagés du tout, et les plots de billes endommagés ont encore des pointes au milieu. Le matériau de la soudure est formé (945,4 GF), les 5 autres Plots sont tirés, mais les Plots ne sont que partiellement écaillés, la surface de rupture est dans la couche IMC de la soudure (863,8 GF), les 3 autres Plots sont complètement tirés (903,9 GF).
Pull: nsmd + insert par (Jack) pad
Traction: SMD
â ª Les 10 Plots percés et les 10 Plots non percés restent sur la carte sans être débranchés et avec des résidus de soudure tranchants dans la partie débranchée. Ce résultat témoigne également de nos connaissances antérieures selon lesquelles les Pads SMD auront une force de liaison plus forte et, par conséquent, des fissures apparaîtront à la surface de la soudure.
Poussée (cisaillement): nsmd
â ª l'un des plots qui n'était pas percé a été complètement enlevé, les 18 autres n'ont pas été tirés et tous se sont cassés sous la poussée. Avant l'expérience, l'une des billes de soudure sur le Plot a échoué.
Poussée (cisaillement): SMD
ª 20 Les Plots sont intacts, laissant un résidu de soudure tranchant.
La comparaison des phénomènes de pull - on - pad SMD et nsmd prouve encore vaguement que la force de liaison du SMD est plus forte.
Mode d'échec après le test de traction de la bille de soudage BGA
Mode d'échec après le test de traction de la bille de soudage BGA
En résumé, la conception des plots de [nsmd + overhole plug] a en fait un certain effet de renforcement de la force de liaison des plots. Bien que les 3 / 10 des plots aient été tirés par l'ensemble du dénudage, par rapport à [nsmd no via]. 7 / 9 des plots ont été complètement dénudés, ce qui est considéré comme une amélioration, mais l'amélioration n'est pas aussi significative que prévu. Cela peut être lié à la profondeur et à la taille des pores.
Problèmes résiduels possibles:
Lorsque la surface de rupture apparaît dans la couche IMC, les contraintes de traction qu'elle peut supporter sont les pires. Ça veut dire quoi? Les perçages dans les Plots n'ont pas atteint l'effet désiré de chrysanthème au sol?
La couche IMC est en fait l'endroit le plus faible de toute la structure de la soudure?
PS:
Bien que les conclusions ci - dessus suggèrent que la conception de Plots [nsmd + plug overhole] est recommandée pour améliorer la résistance au stress de la soudure BGA, il est indéniable qu'il n'est pas pratique que les usines de PCB ne veuillent compter que sur ces modifications mineures de la conception des plots pour résoudre les problèmes de fissuration ou de chute de la soudure à billes BGA qui semblent être à l'origine du destin! Imaginez comment les petites boules de soudure peuvent résister aux contraintes de flexion causées par les forces extérieures à la carte? Pour résoudre complètement le problème de la fissuration de l'étain BGA, il est nécessaire de revenir à l'essence de la conception du mécanisme.
