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電子零件掉落或BGA錫裂一定是SMT製程問題迷思(10)？透過機構設計降低應力對電路板變形之影響
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透過機構設計降低應力對電路板變形之影響
工作熊在前面的篇幅中已經有稍微提過這個透過機構設計解決錫裂對策的觀念了，比如說將那些零件比較容易掉落的部份表面貼焊(SMT)焊腳改成通孔(Plating Through Hole, PTH)焊腳，這樣可以大大的加強焊接的強度。
不過工作熊在本文中將比較有系統的將這些觀念整理出來給大家提供參考：
1.增強機構的材料剛性以防止電路板變形
比如說將原本的塑膠(plastic)機殼材質改成金屬(metal)機殼，來增強其抵抗外力衝擊的能力、或是在不更換機殼材質的情況下也可以考慮增加肋條(rib)於受力面來加強其抵抗應力變形的能力。
另外，也有人利用一件式的屏蔽罩(directly mount shielding can)來覆蓋在容易產生焊錫破裂的BGA零件處以增強該部份的強度，該屏蔽罩還必須選用剛性材質做抽出處理才能形成一個完好的碗蓋。
不過工作熊個人不太建議這樣的設計，因為一件式屏蔽罩對電路板的維修非常不利，而且其依靠的一大部分也是焊錫的力量，一旦屏蔽罩的焊錫受不了應力而裂開，就會一路裂到BGA的錫球。
2.透過機構設計來頂住電路板容易變形的地方以減輕其變形量
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工作熊之前就分享過一個案例，利用前後機殼長出一根柱子來頂住電路板，以降低產品從高處落下時所遭受到的撞擊應力而發生板彎的變形量。
這個案例非常成功，後來有別的案子模仿，但是因為電路板上沒有多餘的空間而將柱子頂在某個屏蔽罩上，結果當然不如人意，因為屏蔽罩是中空的，根本就使不上力，那能降低板彎。
相關閱讀：[案例]BGA錫球開裂不良，利用應變計確認機構設變對策前後改善狀況
3.用緩衝材來降低產品受到衝擊後對電路板的作用力
這個方法不太適合用在整板鎖螺絲的機種，它比較適合用在電路板的一側鎖上固定螺絲，而其他側則使用緩衝材來固定板子，這樣在機殼受到外力撞擊時，可以起到緩衝的作用，降低板子的變形量。
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4.使用BGA底部填充膠(underfill)來增加焊點抵抗衝擊應力的能力
Underfill(底部填充膠)原本是設計給覆晶晶片(Flip Chip)使用以增強其信賴度用的製程與膠水，原本的目的是為了保護晶片(chip)與基板(substrate)之間膨脹係數差異過大，於脹冷縮時造成微小間隙影響晶片性能，後來BGA封裝開始流行後，很多的CPU也開始使用起BGA封裝，但礙於當時的科技，BGA其實是有一定厚度的，而且隨著CPU的運算能力越來越強大，BGA的尺寸也就越來越大顆，也使得BGA封裝晶片具有一定重量，這個重量是非常不利於產品摔落時所產生的重力衝擊，於是，早期很多BGA封裝為了確保產品的品質，都會BGA的底部灌underfill膠來加強其摔落時的品質表面。
隨著製造工藝的日益發達，現在多數的BGA封裝其實已經越做越小，摔落時的重量衝擊也不再是最敏感的要素，但隨著電子產品的趨小化，印刷電路板的厚度則是越來越薄，相對地電子產品對於耐彎折的需求也越來越高，可惜的是現在以「錫」為基礎的焊點其實是非常不耐彎折的，雖然在BGA底部填充underfill可以在摔落衝擊測試中獲得不錯的短暫應力抵抗能力，但是卻無法承受長期的印刷電路板彎折應力。
建議延伸閱讀：如何決定BGA底部填充膠(underfill)需不需要填加？
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延伸閱讀：
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