電子零件掉落或錫裂一定是SMT製程問題迷思(8)?增加PCB的剛性(stiffness)來抵抗應力避免板彎的影響

電子零件掉落或錫裂一定是SMT製程問題迷思(8)?增加PCB的剛性(stiffness)來抵抗應力避免板彎的影響

工作熊在前面篇幅談的都是關於如何提昇PCA結合力以抵抗應力的影響,接下來工作熊會進入另一個議題【如何增加零件或電路板抵抗應力的能力?】,因為應力對錫裂的最大影響就是板彎,所以,我們只要想如何增強產品自身的能力以抵抗板彎所造成的影響就可以了解決錫裂的問題。

增加零件對應力的抵抗能力

1.增加PCB的剛性(stiffness)來抵抗應力避免板彎的影響

想抵抗應力,就不得不談談PCB的《剛性》問題,PCB板材的剛性如果夠強,就可以降低應力造成的板彎,而板彎變形是BGA焊錫破裂的重要因素。(請注意工作熊對於PCB材料這個議題其實還不算完全了解,內容可能會有些錯誤,請斟酌參考就好。)

首先我們必須先了解何謂「剛性(stiffness)」?


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電子零件掉落或錫裂一定是SMT製程問題迷思(7)?銅箔焊墊與PCB板材間的結合力(bonding-force)

(對於大陸那些盜文網站,複製本站文章貼文後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥)

銅箔焊墊與PCB板材間的結合力(bonding-force)

現今的PCB製程已經將CCL(Copper Clad Laminate,銅箔基板)當成標準材料了,而每家CCL廠也都會在其提供給客戶的產品規格當中明定其CCL銅箔的剝離強度(Peel Strength),從這些規格中我們可以清楚的發現使用1.0oz銅箔厚度的剝離強度硬是比使用0.5oz來得高,而且不同型號及不同廠家間CCL的剝離強度也有所不同,所以想要增強銅箔與PCB板材的結合力就必須慎選CCL規格


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何謂「銅」基地與「鎳」基地電路板(PCB)?

有在關心工作熊這個部落格的朋友應該經常聽到工作熊談論「銅」基地與「鎳」基地電路板種種以及其優缺點,不過工作熊相信還是有有許多朋友對於什麼是「銅」基地與「鎳」基地電路板不是很了解。

其實,所謂的「銅」基地電路板,就是不論其為何種表面處理,最後形成焊錫的時候只有「銅」會跟錫膏中的「錫」起反應,生成銅錫IMC化合物Cu6Sn5。而「鎳」基地則是「鎳」會跟錫膏中的「錫」起反應,生成鎳錫IMC化合物Ni3Sn4

建議延伸閱讀:何謂IMC (Intermetallic Compound)?IMC與PCB焊接強度有何關係?


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電子零件掉落或錫裂一定是SMT製程問題迷思(6)?工作熊個人給BGA焊墊設計的建議

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工作熊個人給BGA焊墊/焊盤設計的建議

前面講了這麼多關於零件掉落與結合力的關係,工作熊個人其實並不認為從焊墊上面做設計變更可以對BGA抵抗應力的能力起到多大的幫助,因為杯水車薪啊!隨便一個板彎或變形就可以吃掉你在焊墊設計改善及焊錫能力加強的所有努力。工作熊還是覺得強固機構設計加強電路板對彎曲變形的抵抗能力才是BGA錫裂的最佳解決之道。


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電子零件掉落或錫裂一定是SMT製程問題迷思(5)?增加焊錫的接觸面積以增加焊錫強度

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BGA封裝的【SMD(Solder Mask Defined)】與【NSMD(Non Solder Mask Defined)】焊墊設計對於焊錫能力有什麼影響?這兩種焊墊又對PCA的結合力有何影響?BGA封裝的【SMD(Solder Mask Defined)】與【NSMD(Non Solder Mask Defined)】焊墊設計對於焊錫能力有什麼影響?這兩種焊墊又對PCA的結合力有何影響?


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電子零件掉落或錫裂一定是SMT製程問題迷思(4)?PCB表面處理改用「銅」基地

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延續前面文章的話題,焊錫破裂是因為【應力(stress) > 結合力(bonding-force)】,那只要增加結合力對抗應力就可以解決錫裂問題了吧!

那有沒有辦法可以增加PCA的結合力呢?

當然有,就看你願意花多少錢來解決?想增加PCA的結合力,有幾個面向可以思考,比如很多RD最愛要求的「增加焊錫性」,或是花錢提高FR4板材抗彎曲的規格…等,但是每個面向都有其各自的優缺點,否則焊錫破裂及零件掉落問題就不會一直困擾著電子業了。

下面工作熊將分別說明這些增加PCA結合力的方法之優缺點及注意事項:


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