2018/05/02 • 没有评论

电子零件掉落或BGA锡裂一定是SMT制程问题迷思(10)？透过机构设计降低应力对电路板变形之影响

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透过机构设计降低应力对电路板变形之影响

188金宝搏苹果下载在前面的篇幅中已经有稍微提过这个透过机构设计解决锡裂对策的观念了，比如说将那些零件比较容易掉落的部份表面贴焊(SMT)焊脚改成通孔(Plating Through Hole, PTH)焊脚，这样可以大大的加强焊接的强度。

不过188金宝搏苹果下载在本文中将比较有系统的将这些观念整理出来给大家提供参考：

1.增强机构的材料刚性以防止电路板变形

比如说将原本的塑胶(plastic)机壳材质改成金属(metal)机壳，来增强其抵抗外力冲击的能力、或是在不更换机壳材质的情况下也可以考虑增加肋条(rib)于受力面来加强其抵抗应力变形的能力。

另外，也有人利用一件式的屏蔽罩(directly mount shielding can)来覆盖在容易产生焊锡破裂的BGA零件处以增强该部份的强度，该屏蔽罩还必须选用刚性材质做抽出处理才能形成一个完好的碗盖。

不过188金宝搏苹果下载个人不太建议这样的设计，因为一件式屏蔽罩对电路板的维修非常不利，而且其依靠的一大部分也是焊锡的力量，一旦屏蔽罩的焊锡受不了应力而裂开，就会一路裂到BGA的锡球。

2.透过机构设计来顶住电路板容易变形的地方以减轻其变形量

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188金宝搏苹果下载之前就分享过一个案例，利用前后机壳长出一根柱子来顶住电路板，以降低产品从高处落下时所遭受到的撞击应力而发生板弯的变形量。

这个案例非常成功，后来有别的案子模仿，但是因为电路板上没有多余的空间而将柱子顶在某个屏蔽罩上，结果当然不如人意，因为屏蔽罩是中空的，根本就使不上力，那能降低板弯。

相关阅读：[案例]BGA锡球开裂不良，利用应变计确认机构设变对策前后改善状况

3.用缓冲材来降低产品受到冲击后对电路板的作用力

这个方法不太适合用在整板锁螺丝的机种，它比较适合用在电路板的一侧锁上固定螺丝，而其他侧则使用缓冲材来固定板子，这样在机壳受到外力撞击时，可以起到缓冲的作用，降低板子的变形量。

4.使用BGA底部填充胶(underfill)来增加焊点抵抗冲击应力的能力

Underfill(底部填充胶)原本是设计给覆晶晶片(Flip Chip)使用以增强其信赖度用的制程与胶水，原本的目的是为了保护晶片(chip)与基板(substrate)之间膨胀系数差异过大，于胀冷缩时造成微小间隙影响晶片性能，后来BGA封装开始流行后，很多的CPU也开始使用起BGA封装，但碍于当时的科技，BGA其实是有一定厚度的，而且随着CPU的运算能力越来越强大，BGA的尺寸也就越来越大颗，也使得BGA封装晶片具有一定重量，这个重量是非常不利于产品摔落时所产生的重力冲击，于是，早期很多BGA封装为了确保产品的品质，都会BGA的底部灌underfill胶来加强其摔落时的品质表面。

随着制造工艺的日益发达，现在多数的BGA封装其实已经越做越小，摔落时的重量冲击也不再是最敏感的要素，但随着电子产品的趋小化，印刷电路板的厚度则是越来越薄，相对地电子产品对于耐弯折的需求也越来越高，可惜的是现在以「锡」为基础的焊点其实是非常不耐弯折的，虽然在BGA底部填充underfill可以在摔落冲击测试中获得不错的短暂应力抵抗能力，但是却无法承受长期的印刷电路板弯折应力。