你知道什么是SMD(Solder Mask Defined)与NSMD(Non-Solder Mask Defined)？SMD与NSMD有何区别呢？SMD与NSMD又有何优缺点？它们的使用时机又在那里？
可能很多人会说自己在电子业，有听说过「SMD(Surface Mount Device)电子零件」与「SMT(Surface Mont Technology)贴焊技术」，但不知道什么是NSMD。其实这里所说的SMD与NSMD指的是在电路板上面看到的铜箔焊垫或焊盘的裸露方式（pad layout design），这个在以前根本就不会有人在意的PCB焊盘设计上的小细节，在电子零件越做越小且焊点也越来小的趋势下反而显得越来越重要。因为它关系到焊锡品质与焊接强度。
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那到底什么是SMD(Solder Mask Defined)与NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊垫设计？
现今的PCB焊垫/焊盘(pad)与线路(trace)基本上都是使用铜箔来制作的，但我们在设计PCB时并不会将所有的铜箔都给裸露出来，而只会露出需要接触或是焊接的焊垫，以避免日后使用上可能的潮湿短路或其他问题，这个时候我们一般会使用所谓的「防焊绿油(Solder-Mask)」来覆盖住不需要裸露出来的铜箔，所以防焊油印刷的位置精度与能力相对于小焊垫就变得相当重要。
什么是SMD (Solder Mask Defined)，防焊限定焊垫
SMD（Solder-Mask Defined Pad Design，防焊限定焊垫设计）就是使用solder-mask(绿漆/绿油)覆盖于较大面积的铜箔上，然后在绿漆的开口处（绿漆没有覆盖的地方）裸露出铜箔来形成焊垫(pad)的称谓。因为这种焊垫的尺寸会取决于绿油开孔的大小，所以才会说是防焊限定焊垫。
什么是 NSMD (Non-Solder Mask Defined)，非防焊限定焊垫，铜箔独立焊垫
而NSMD（Non-Solder Mask Defined Pad Design，非防焊限定焊垫设计）又称为 Copper Defined Pad Design（铜箔独立焊垫设计）则是把铜箔设计得比防焊绿油的开孔还要小，有点类似湖中岛，这样设计的焊垫大小基本上取决于铜箔的尺寸，因此称之为独立铜箔焊垫，也称非防焊限定焊垫。
那SMD(Solder Mask Defined)与NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊垫设计有何优缺点？有没有说那一种焊垫设计比较好？比较可能解决BGA锡球破裂的问题？
嗯！会这样问或是有这样疑问的朋友应该都是公司内有人要求或是遇到了零件焊锡破裂或掉件问题，特别是BGA的锡球破裂问题。
188金宝搏苹果下载 可以很明确的告诉大家，没有那一种焊垫设计是可以100％彻底解决BGA锡球破裂问题的，如果想彻底解决BGA锡球破裂问题得从机构设计下手，188金宝搏苹果下载 知道很多RD都只想靠焊垫设计或是加强焊锡强度来解决BGA的锡裂，188金宝搏苹果下载 的公司也确实要求制造工厂试过了很多种方法，但效果都很有限，最后几乎都还是靠着机构改善应力影响而得到改善。
SMD与NSMD这两种焊垫设计其实各有其优缺点，对于焊锡强度、焊垫与PCB的结合力也更有胜场，所以真的不能说那一种焊垫设计比较好，在你的公司决定使用哪种焊垫设计时，建议要考虑BGA的锡球大小与间距。
在做这些比较前，我们先假设SMD与NSMD焊垫设计的要求裸露的铜箔面积是一样大的，这样比较才有意义。
SMD的优点：
SMD焊垫的实际铜箔尺寸相对NSMD要来得大，而且焊垫的周围也会使用防焊油覆盖压住，所以焊垫与FR4的结合强度相对来说就比较好，在维修或是重工的时候，焊盘也比较不易因为反覆的加热而脱落。
SMD的缺点：
SMD焊垫的焊锡强度会相对比较差。这是因为其相对吃锡面积变小了，而且SMD焊垫的周围压着防焊，这些防焊漆在流经回焊高温时会发生热胀冷缩，也会影响到焊锡与绿漆交界处的吃锡效果，并在交界处形成一些焊接不平顺的地方，遭受应力时就无法有效分散，特别是在反覆的温度循环(thermal cycling)或长期机械振动(mechanical vibration)的环境下，这些应力集中(stress concentration)处就容易出现疲劳破裂。
受到应力(stress)影响时容易从焊垫的表面破裂，特别容易破裂在IMC层。
SMD焊垫设计其实
PCB Layout时走线会较困难，因为焊垫与焊垫之间的间距相对变小了。
NSMD的优点：
因为NSMD的焊垫为独立铜箔，在焊锡时除了铜箔的正面会吃锡外，而且连铜箔周围边缘的垂直侧面也都可以吃到锡，更可以已形成焊接弧形(fillet)，遭受到应力时也比较可以有效的分散。当然，有走线的地方除外，相对来说NSMD的吃锡面积就比较大，所以焊锡强度也就相对的比较好。
NSMD的铜箔实际面积相对来说比较小，layout工程师在走线(trace)时也比较容易佈线，因为焊垫尺寸相对比较小，trace可以轻易的通过BGA的焊垫与焊垫之间。
NSMD的缺点：
焊垫与FR4的结合力较差，因为其实际铜箔的面积较小，维修、重工时焊盘比较容易因为反覆加热而脱落。
受到应力(stress)影响时，容易从将整个焊垫拉起。
助焊剂、锡珠较容易残留于未被绿漆覆盖住的区域，因为该区域表面较为粗糙。
焊垫/焊盘的尺寸大小实际制作出来时大多不会一致，因为焊垫上会有走线(trace)进出，而不同的走线宽度与数量则会造成不同的裸铜(焊垫)面积，不一样的焊垫大小使用相同的锡膏量就有机会造成焊锡不良。
不过，就实际情况来说，一般很少会有人特意的为了这些进出线路增加的焊接面积去增减锡膏量的，因为需要一个个焊垫去计算面积是件很麻烦的事，再说BGA下面的锡膏最主要目的是为了连接BGA的锡球，也就是说锡膏量的多寡对BGA锡球整体锡量差异不会太大。除非真的碰到了焊接或是其他问题，比如说发生HIP/HoP问题或是焊锡断裂，才会有人想去修改钢板开孔弥补锡量。
当然，这个缺点可以透过修改防焊层的形状来得到改善，但是需要人工手动调整，这个很花时间与眼力，很多CAD是不愿意花这个时间的，或许也可以要求板厂代为修改，但羊毛出在羊身上，而且不同的板厂改出不一样的结果。另外也可以手动个别修改钢板在每个焊垫的开孔大小以获得锡膏量的补偿，但是最好的方法还是得从设计下手改变，最好是Gerber出来就可以有一致的焊垫大小。
SMD(Solder Mask Defined)与NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊垫设计的使用时机为何？
参考上面的图片，SMD设计的焊垫形状一般会比较完整，因为它较不受线路(trace)走线的影响，建议small chip小零件与细间脚的焊垫要採用SMD设计上，如0402以下的电阻(resister)、电容(capacitor)、电感(inductor)、二极体(TVS diode)等零件，强烈建议0201及01005必须採用SMD焊垫设计，否则焊接时容易发生墓碑效应。
188金宝搏苹果下载 之所以说这类细小零件较不建议採用NSMD，是因为大部分的焊垫都会设计走线来将焊垫与其他的线路连接在一起，这就类似之前举例的湖中岛需要有桥樑连接，这样才能有电子讯号连通，想像一下一座桥的宽度如果佔据了湖中岛1/4～1/5的圆周面积时，这些桥樑可以视为走线的铜箔，这样子湖中岛(焊垫)的形状是不是就变形了，而且大部分焊垫的走线都至少是一进，最多可能还有一个焊垫连接3～4走线的，这样的焊垫几乎就变成了SMD，设计时PCB的佈线工程师可不会想那么多，防焊的开口一样会开的比较大，这样就会造成同一颗零件两端焊点上的焊垫尺寸变得不一大，chip两端焊垫不一样大会怎样？焊锡的量会不一样，容易发生墓碑现象(Tombstone)。
其他0603以上尺寸的chip如果採用SMD或NSMD对焊锡造成的影响其实关系就不是那么大了，不过如果可以尽量考虑让同一颗零件上的所有焊垫大小一致，还是会有助焊接品质提升的。
至于BGA应该採用SMD或NSMD焊垫设计？188金宝搏苹果下载 会建议你先看过这13篇关于【电子零件掉落或BGA锡裂一定是SMT制程问题迷思(1)？锡裂只是应力大于结合力之必然结果】的文章后再来讨论。
在你看过188金宝搏苹果下载 对于BGA锡球破裂的论述之后，你会发现188金宝搏苹果下载 个人强烈建议BGA的焊垫设计应该採用NSMD+via，而且焊垫上的导通孔(via)必须镀铜填孔，最好还要尽量加大焊垫的尺寸，如果无法让BGA所有焊垫都这样执行，至少要让BGA最外一排的焊垫这样设计。
延伸阅读:
实验比较SMD与NSMD焊垫设计推球及拉力测试对BGA锡裂的影响
为了对抗锡球裂开，BGA焊垫应该设计成SMD或NSMD？SMD与NSMD的优缺点
如何设计加强产品的BGA焊垫强度以防止BGA开裂（SMD与NSMD焊垫设计的差异与优缺点）
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我想请问：MSD的设计若绿漆的开口值相同，不同量的锡膏会有不同的球高，加油显微镜下可看到不同尺寸的球。我想请问：所以小球在接近绿漆位置会有较大的距离（像缝隙），这样的差异是否会造成锡球在因高低温循环（-40~125C)因热胀冷缩或因内聚力，让锡球有无方向性的往任一边聚集导致锡球变形？
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打杂者
1. 绿漆的膨胀系数一定比锡球来得大。所以是绿漆会因为高温而发生推挤。
2. 因为绿漆有高温膨胀，低温缩小的特性，所以Solder Mask Defined因为绿漆直接覆盖在焊垫上。所以，在锡膏融锡与固化时，SMD与绿漆交接的地方会发生些微未吃锡的现象与微小裂缝。
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关于这个我会这样处理原因
在于客户RD设计时没有依照原本IC厂的标准去设计
使用同IC给同客户的ODM机种依原IC厂建议没有任何问题发生
后续在厂区生产时会有2.5%~5%的短路不良
客户RD坚决否认设计问题拒绝修改PAD设计
最终结果就是改成NSMD来解决
只能说能改PAD设计当然没有问题
另外关于滞洪池溢出当时也有考虑到
在参考IPC建议下重新缩小钢板孔径让锡量降到原本的90%
但这个要特别注意追踪
WIFI IC的锡量有时会影响到讯号特性
目前追踪半年运气很好没有这种问题产生
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熊猫,
感谢您的进一步说明问题背景及修改动机，目前焊垫设计成SMD或NSMD并无明确优缺点，主要看需要及如何选择，但是要瞭解其各自的优缺点，做出对自己产品最好的选择。
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最近反到我有遇过把标准SMD改成NSMD的
但这次应用是在双排QFN的WIFI IC上面
在钢板厚度被限制且产线工程师功力有限的情况下
这个改法可以有效避免短路锡桥产生
此外这类修改可以不用修改到钢板以及layout
纯粹把PAD外面多做一圈无绿漆的”护城沟”
这样在融融阶段时多余的锡会先掉到沟里
后面凝结力再把它拉回
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熊猫,
关于你说「NSMD可以让多余的的焊锡掉到沟里后用锡膏融熔凝结力再把它拉回」的说法，个人持保留态度。
按照理论上来说绿漆的表面粗糙度明显要比NSMD的无绿漆的护城沟处来得小，相同的焊锡印刷在有绿漆与无绿漆处，通常是有绿漆的焊锡比较容易因为融熔锡的内聚力而拉回焊垫。
但是DQFN的焊锡在本体下方，容易有毛细现象，NSMD的护城沟或许可以起类似「滞洪池」的效果让多余的锡膏不至于溢出到相邻焊垫，但如果锡量超出「滞洪池」的能力反而会造成严重短路。比较好的方法应该还是SMD焊垫设计，而钢板开孔则应该内切外阔，外阔的方向要往焊垫的短边阔，内切的方向则是从长边向内缩小，以避免短路。
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熊大好；
讲完了BGA，能否讲一下翼型引脚器件的焊点可靠性？我听到一种说法，这种引脚的焊点，对可靠性影响大小依次是heal＞toe＞side，但是请教了很多人都说不出为什么。希望熊大能不吝赐教
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大飞,
你的问题只要从结构力学的观点去解就可以了。
哪边的吃锡面积较大，可以形成弧形越漂亮，其焊锡强度就越好。
翼形焊脚的Heel位置多了一个夹角，所以吃锡的面积相对就会比较多，剩下就自己想吧！
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