[短篇小說]解密BGA的焊接之謎10:應力應變量測

馬克問到:「那除了使用Underfill點膠之外,還有其他可以不做設計變更,就可以用來增加焊錫強度的方法嗎?」

亞力士說:「當然還有!只是下面這些方法比較需要ME機構工程師的配合,我先粗略說明一下,你到時候找機構工程師討論時,如果有問題,我們可以再開一次會議來討論。」

亞力士繼續接著說道:「我忘記之前是否有跟你強調過BGA錫裂的最大問題來自"應力",而應力的最大來源有來自"板彎"?」

馬克:「嗯!好像有講過,但沒什麼特別印象。沒關係,我現在知道了,你繼續說。」

亞力士說:「所以,想要解決BGA焊錫破裂的問題,除了使用Underfill或Epoxy來加強抵抗"板彎"之外,另一個方向就是想辦法來降低"板彎"。比如說,以我們這個Omni5940的整個外觀設計來說,當初為了讓客戶在觀看螢幕時不易產生反光,於是將有螢幕的地方設計得稍微有些傾斜,於是整體產品就呈現出微"L"字形的外觀。這樣的外觀設計,在正常使用的情況下並沒有什麼問題,可一旦產品不小心正面朝下掉落時,也就是產品如果以"^"的方向直接落向地面,就容易出現產品彎折變形,使得內部PCBA跟著變形,最終導致BGA錫裂。」

接著亞力士拿出了一台Omni5940並將螢幕朝著桌面後稍微用力從產品的背部往下壓示範了起來讓馬克及約翰可以更輕易的理解產品變形的可能。

亞力士說:「我想這個問題,當初你們自己在做產品的裸機DQ摔落測試時就已經知道了吧!」

馬克的心裡咯噔了一下,剛好被說中了,不過卻仍然故作鎮定面無表情且不置可否。

亞力士繼續說:「當初這個產品開發的時候我也是有參與的,只是當時覺得這個"L"型設計跟製造工廠的焊接品質並沒有什麼太大的關係,所以只是關注了一下,而且當初ID設計早就已經定了下來,改變的機會渺茫,沒想到這回力鏢最後還是打到了製造端,看來以後不管看到什麼問題都得事先提出來,就算當時解決不了,至少問題有先被提出作個紀錄也好。」

馬克問:「哪你有什麼建議嗎?」

亞力士說:「其實這些也只是我個人主觀的觀察,我建議還是得實際做驗證,然後針對會發生板彎的地方或是不太能承受板彎的地方做補強。」

馬克問:「啊~這板彎要如何驗證啊?切開來看嗎?」

亞力士說:「不用真的把產品切開來看啦!現在有一種叫做應力/應變計(strain gage)的東西,可以黏在PCBA上面,用來量測PCBA在遭受到應力時所產生的應變大小。你只要跟ME講,希望他們可以使用"應變計"來動態量測PCBA於產品裸機摔落時承受多少應力,並產生多少應變就可以了,ME應該知道這種量測工具。只是我們公司目前沒有這種量測設備,可能要找實驗室外測,或是找外包來做。」

亞力士接著說:「另外,除了裸機摔落時要量測應變之外,因為我們這款產品被部分客戶拿去給快遞員當成了行動處理機,產品經常要進出貨車的冷氣低溫與室外高溫,或是不小心將產品忘記放在車內,白天日曬車內高溫,夜晚大地輻射冷卻車內低溫,對我們的產品都是一次熱衝擊(thermal shock)。所以,應該也要重做冷熱衝擊測試並量測其"應變"的大小。以上這些都只是我個人意見,根據目前的資訊所得出可能造成錫裂的可能原因,希望你們可以實際驗證。當然,如果你們還有發現其他的可能原因,也都應該要驗證。」

馬克轉頭看了看約翰,心理了然,馬克確認有些市場部的資訊還沒來得及分享給亞力士,但亞力士似乎已經都知道了。

馬克說:「OK。我會轉達給ME部門。」

亞力士說:「不只要轉達,還要跟進,我希望可以得到後續進度的update。另外,我還要知道大概的時間表,因為這牽涉到製造部門後續的生產成本與品質。你可別以為加了Underfill就一勞永逸了。」

馬克說:「知道!知道!」

亞力士說:「這是我個人的建議,到時候你也一併提供給ME參考。如果最後驗證PCBA的應變來自產品"L"型設計且應變的方向固定,可以考慮在BGA附近的機殼地方多長一根柱子來頂住PCBA,或是在BGA附近加一塊高密度泡棉,來加強PCBA抵抗應力的能力。當然,這些都必須做過驗證確認有效後才能實施,就算是Underfill也要做過驗證,確認有效了才能執行。」


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