0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

BGA锡球裂开的改善对策

wFVr_Hardware_1 来源:《greattong》宏力捷官网 作者:《greattong》宏力捷 2022-11-28 15:37 次阅读

一般公司的新产品开发偶尔会遇到裸机高处落下的【冲击测试(drop test)】后发生BGA锡球裂开的问题,如果RD有比较好的sense,就应该把产品拿去做一下应力应变分析,而不是直接就把所有的BGA掉落问题都赖给PCBA制造工厂的SMT制程。

就深圳宏力捷的经验来看,BGA锡球裂开的问题其实很难仅靠工厂的制程管理与加强焊锡来得到全面改善,如果产品设计时RD可以多出一点力气,制造上就会省下很多的成本。

以下面这个案例来说,可以省下底材填充胶(Underfill)的材料费与工时费用,这还包含了间接管理与修复的费用,也可以提高产品的信赖度,更可以降低日后可能的市场商誉品质损失。

(BGA锡球开裂问题其实牵涉到很多的环节,「焊锡不良」只是其中一项而已,很多人一看焊锡开裂的第一个反应就是焊锡不良,但站在科学客观的角度来看问题时,只要看到焊锡的IMC有均匀的长成,基本上焊锡就没有太大的问题,再来就得探讨应力与焊锡强度的关系了,因为不论焊锡再如何加强,其承受应力的能力提升总是有限的,一定应力大于焊锡强度,焊锡破裂是可想而知的,所以在检讨完焊锡品质后,接下来就该检讨如何消除应力的来源与加强机构的抗应力设计了,本案例已经是先确认焊锡没有问题,所以才会要求RD加强机构设计来改善应力冲击。)

其实BGA锡球开裂的最大问题十有八九都来自于应力(Stress),不管是SMT回焊高温时板子弯曲变形所形成的应力,还是产品因为机构组装所形成的应力,或是因为客户使用时撞击,或不慎掉落地面所造成的外力,这些其实都是应力的来源,如果设计之初就可以模拟各种状况做应力应变分析,并针对可能产生应力的部份做一些设计调整以降低应力的影响,相信可以让BGA产品的生产品质更加稳定,甚至还可以移除一些不必要的underfill制程,达到节省成本的利益。

不知是否因为深圳宏力捷对新产品有过多次的类似要求,还是大家终于认识到设计影响制造的严重性,公司这次新产品的设计团队总算有个比较好的回应,也花了心思做了BGA锡球开裂的特性要因分析,发现应力的来源,并且做了设计变更来改善这个BGA锡球开裂的问题,当然有先用mockup的材料来做验证,结果也著实让人满意,事后实际修模生产后再做最终QA验证也都没有再发现BGA开裂的问题,真心希望这个「应力应变验证动作」以后会是RD验证的标淮程序。

利用应变计(Strain Gauge)验证机构设计变更前后对BGA锡球开裂位置的应变量分析

以下就是这款产品的大概设计外型与BGA所在位置,为了方便客户使用时不至于发生屏幕反光,所以产品设计了一个类似收银机的倾斜屏幕,也就是这个倾斜角让BGA零件在产品做正背面落下测试时承受了巨大的电路板变形量,以致造成BGA锡球裂开,因为产品的侧边(side)及角落(corner)摔落都没有发现问题,以前的例子几乎都是在角落摔出问题的。

e4f8e962-6d9c-11ed-8abf-dac502259ad0.png

既然知道可能的问题出在电路板变形量过大,于是在电路板上黏贴【应变计(Strain Gauge)】,所先量测未改善前的应变量数据,然后在电路板等主要组件不变得情况下,更换改善后的机构再做一次应变量的量测。

改善方法是在BGA零件的附近新增塑胶机沟肋柱(rib)来顶住电路板以降低电路板在落下时的变形量,参考上图的[New add rib]。

e51f1e7a-6d9c-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

e53fc288-6d9c-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

因为在做这个动作时产品的大部分设计都已经完成了,所以改善的方法就是尽量找到一个空间可以用来增加支撑柱,让电路板在落下变形时有硬物可以支撑住,以降低其变形量。

既然知道可能的问题出在电路板变形量过大,于是在电路板上黏贴应力计(Stress Gauge)然后先量测未改善前的应力数据。改善方法是在BGA的附近新增机沟肋柱(rib)来顶住电路板以降低电路板在落下时的变形量。

e5663dd2-6d9c-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

应变计量测机构改善前后的应变量

下表列出改善前与改善后(增加rib)的微应变量(Micro-Strain,x106)实际量测值。就如同预期的,在正面(倾斜面)落下时的应变量改善达到106,因为产品正面(Top)外型有个弯曲倾斜角,比较容易因为外力而造成弯曲;而背面(Bottom)为平面落下的应变量改善则比较小,只有42。

由此可见增加一根肋条(rib)就可以达到一定程度的电路板变形量改善。这个应变值量测的是电路板的Z方向,但是只有X轴的Z值,如果可以加测Y轴的Z值会更有参考价值。

改善前 改善后 改善量
正面落摔 -186 -80 106
背面落摔 203 161 42

这项设计变更执行后,经过DQ重新验证落下测试的效果,证实BGA没有再出现开裂的问题。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 焊锡
    +关注

    关注

    0

    文章

    246

    浏览量

    18015
  • BGA
    BGA
    +关注

    关注

    4

    文章

    526

    浏览量

    46648
  • 应变计
    +关注

    关注

    0

    文章

    40

    浏览量

    12351

原文标题:[案例]BGA锡球裂开的改善对策

文章出处:【微信号:Hardware_10W,微信公众号:硬件十万个为什么】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    激光球焊接机植工艺在半导体行业的崛起

    在半导体行业现代化生产线中,激光球焊接机自动植工艺正发挥着关键作用。它以高精度、高效率的优势,为芯片封装、器件焊接等环节带来全新变革,助力半导体产业迈向更高质量、更智能化的发展新阶段。一、激光
    的头像 发表于 10-24 14:44 182次阅读
    激光<b class='flag-5'>锡</b>球焊接机植<b class='flag-5'>球</b>工艺在半导体行业的崛起

    SMT膏回流焊出现BGA空焊,如何解决?

    在smt膏加工中,BGA空洞是经常出现的一个问题。那么BGA空洞又是怎么形成的呢,又该如何去解决BGA空洞呢?接下来由深圳佳金源膏厂家讲
    的头像 发表于 09-05 16:23 306次阅读
    SMT<b class='flag-5'>锡</b>膏回流焊出现<b class='flag-5'>BGA</b>空焊,如何解决?

    BGA倒装芯片焊接中的激光植球技术应用

    BGA倒装芯片焊接中的激光植球技术应用
    的头像 发表于 08-14 13:55 397次阅读
    <b class='flag-5'>BGA</b>倒装芯片焊接中的激光植<b class='flag-5'>锡</b>球技术应用

    BGA连接器植工艺研究

    栅阵列(Ball Grid Array,BGA)封装具有体积小、引脚密度高、信号完整性和散热性能佳等优点,因而广泛应用于大规模集成电路的封装领域。植工艺作为BGA封装(连接器)生产
    的头像 发表于 07-15 15:42 761次阅读
    <b class='flag-5'>BGA</b>连接器植<b class='flag-5'>球</b>工艺研究

    浅谈BGA、CSP封装中的窝缺陷

    随着BGA、CSP封装器件向密间距、微型化的方向发展,无铅制程的广泛应用给电子装联工艺带来了新的挑战。窝(Pillow-head Effect)缺陷是BGA、CSP类器件回流焊接中特有的一种缺陷
    的头像 发表于 04-10 09:08 552次阅读
    浅谈<b class='flag-5'>BGA</b>、CSP封装中的<b class='flag-5'>球</b>窝缺陷

    BGA焊点不良的改善方法

    BGA焊点不良可能由多种因素引起,包括设计、材料、工艺和设备等方面。以下是一些建议,以改善BGA焊点不良的问题。
    发表于 04-01 10:14 1104次阅读
    <b class='flag-5'>BGA</b>焊点不良的<b class='flag-5'>改善</b>方法

    什么是栅阵列?BGA封装类型有哪些?

    当涉及到极其敏感的计算机部件时。可以看出,当涉及到表面安装的组件时,通过电线连接集成电路是困难的。栅阵列是最好的解决方案。这些BGA可以很容易地识别在微处理器的底部。由于它直接连接终端,BGA
    的头像 发表于 02-23 09:40 1578次阅读

    smt贴片BGA焊点断裂的原因和对策

    。下面膏厂家将介绍几种可能的原因和对策,希望给您带来一定的帮助!1、smt贴片炉温问题:焊接温度是影响smt贴片焊点质量的重要因素之一,如果温度过高或者过低,都可
    的头像 发表于 01-30 16:41 1294次阅读
    smt贴片<b class='flag-5'>BGA</b>焊点断裂的原因和<b class='flag-5'>对策</b>

    PCB设计中,BGA焊盘上可以打孔吗?

    完整性、热管理以及可靠性等等。本文将针对BGA焊盘上的打孔问题进行详尽、详实、细致的解析。 首先,了解BGA焊盘的结构对理解是否可以在其上打孔非常重要。BGA焊盘通常由铜构成,并电镀上
    的头像 发表于 01-18 11:21 1665次阅读

    BGA焊点失效分析——冷焊与葡萄效应

    BGA(Ball Grid Array)是一种高密度的表面贴装封装技术,它将芯片的引脚用焊代替,并以网格状排列在芯片的底部,通过回流焊与印刷电路板(PCB)上的焊盘连接。然而,BGA也存在一些可靠性问题,其中最常见的就是焊点失
    的头像 发表于 12-27 09:10 1150次阅读

    膏起的缘由都有哪些?

    贴装电阻、电容器、IC等电子元件的电子焊接。随着SMT贴片使用量的增加,电焊新材料应运而生。膏的起是因为印刷操作失误而导致的,所以说,引发膏起的缘由主要都
    的头像 发表于 12-26 15:20 388次阅读
    <b class='flag-5'>锡</b>膏起<b class='flag-5'>球</b>的缘由都有哪些?

    浅谈层叠封装PoP膏移印工艺应用

    为了让BGA焊料固定在PCB上,PoP通常可以采用普通印刷工艺将膏转移到PCB上形成薄薄的膏点,然后再将底层封装的焊料对应贴装到
    的头像 发表于 12-25 09:57 703次阅读
    浅谈层叠封装PoP<b class='flag-5'>锡</b>膏移印工艺应用

    浅谈BGA的封装类型

    BGA(Ball grid array,栅阵列或焊阵列),它是一种高密度表面装配封装技术,在封装底部,引脚都成球状并排列成一个类似于格子的图案,由此命名为BGA
    的头像 发表于 12-18 11:19 2181次阅读
    浅谈<b class='flag-5'>BGA</b>的封装类型

    激光喷射焊接机的工艺介绍

    多用于电路板的加工生产,但是,常用的焊锡由于助焊剂与金属在融合过程中不均匀,容易造成金属溶液飞溅,造成产品短路,对产品品质的稳定性产生不好的影响。为此,深圳紫宸激光提供了一种激光
    的头像 发表于 11-03 14:13 1126次阅读
    激光<b class='flag-5'>锡</b><b class='flag-5'>球</b>喷射焊接机的工艺介绍