SMT貼片加工BGA焊盤下PCB次表層樹(shù)脂開(kāi)裂的原因

隨著產(chǎn)品轉(zhuǎn)換到無(wú)鉛工藝之后，單板在實(shí)行設(shè)備機(jī)械應(yīng)力測(cè)試（如沖擊、振動(dòng)）時(shí)，焊盤下基材開(kāi)裂形勢(shì)明顯增加，直接導(dǎo)致兩類失效：smt貼片BGA焊盤與導(dǎo)線斷裂和單板內(nèi)兩個(gè)存在電位差的導(dǎo)線“建立”起金屬遷移通道，分別如圖9-19和圖9-20所示。

（1）無(wú)鉛焊料硬度變高，在既定的應(yīng)變水平下，傳遞到PCB焊盤界面的應(yīng)力更大。

（2）PCB從熔融焊料固化到室溫的溫差ΔT變大，導(dǎo)致PCB和元器件之間的X/Y平面的CTE更加不匹配，用途在焊點(diǎn)上的應(yīng)力更大。

（3）高Tg板材(Tg＞150℃)的脆性更大。

這三個(gè)“更大”，導(dǎo)致基材開(kāi)裂現(xiàn)象增加。

某手機(jī)板發(fā)生PCB次表層樹(shù)脂開(kāi)裂，如圖所示。

在其他因素固定的情況下，高TgFR4樹(shù)脂比標(biāo)準(zhǔn)TgFR4樹(shù)脂材料更容易發(fā)生焊盤剝離失效。因此，在無(wú)鉛工藝中如果能夠使用中TgFR4板材更好。

產(chǎn)品切換到無(wú)鉛后，因?yàn)闊o(wú)鉛焊點(diǎn)本身更剛性以及組裝溫度更高的原因，使得BGA焊點(diǎn)機(jī)械沖擊測(cè)試主要的失效模式由有鉛焊點(diǎn)的焊料開(kāi)裂變?yōu)闊o(wú)鉛焊點(diǎn)的BGA焊盤下PCB次表層樹(shù)脂的開(kāi)裂，有鉛焊點(diǎn)與無(wú)鉛焊點(diǎn)的耐應(yīng)變情況如圖9-22所示。

高Tg與標(biāo)準(zhǔn)Tg板材焊盤剝離峰值拉力對(duì)比如圖9-23所示。

某公司無(wú)鉛切換后，發(fā)生幾起PCB次表層樹(shù)脂開(kāi)裂事件，說(shuō)明無(wú)鉛切換在使用大尺寸BGA方面有風(fēng)險(xiǎn)。

為避免PCB在無(wú)鉛焊接時(shí)分層，要求提高Td提高Td,一般采用將普通FR-4用的極性很強(qiáng)、容易吸水的Dicy固化劑換為不容易吸水的PN（酚醛樹(shù)脂）固化劑并將含量由Dicy的5%增加到25%Wt的辦法，但同時(shí)使得Z向的CTE變大增加。為了降低Z向的CTE，加入了20%的SiO2。其結(jié)果是在提高T的同時(shí)使得PCB剛性增加、韌性降低，或者說(shuō)使得PCB變脆。

PCB線路板地線設(shè)計(jì)原則和注意事項(xiàng)

PCB線路板的接地設(shè)計(jì)主要是為了抑制噪聲的產(chǎn)生和防止線路互相干擾，只有正確的接地方式才能減少或避免電路間的相互干擾，保證PCB線路板的電氣性能。對(duì)此，靖邦技術(shù)員就為大家整理介紹PCB線路板地線設(shè)計(jì)原則和注意事項(xiàng)：

一、PCB線路板地線設(shè)計(jì)原則：

1、采用平面布線方式接地;

2、用平面布線方式接電源線;

3、按電路圖中的信號(hào)電流走向按順序一一放置元器件;

4、實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)在應(yīng)用時(shí)不應(yīng)做任何調(diào)整，即使受板的尺寸或其它因素影響也應(yīng)原樣數(shù)據(jù)。

二、PCB線路板地線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

1 、選擇正確的單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地

在低頻電路中，由于信號(hào)的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，所以應(yīng)采用一點(diǎn)接地。而當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí)，地線阻抗變得很大，這時(shí)為降低地線阻抗，就應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。

2、接地線盡量加粗

接地線的寬度，如有可能應(yīng)大于3mm。因?yàn)槿绻拥鼐€很細(xì)的話，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印制電路板的允許電流。

3、數(shù)字電路與電路需要分開(kāi)

PCB線路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。

4、接地線應(yīng)構(gòu)成死循環(huán)路

PCB電路板上有很多集成電路組件，尤其遇有耗電多的組件時(shí)，因受接地線粗細(xì)的限制，會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，如果將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會(huì)縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

以上內(nèi)容就是關(guān)于PCB線路板地線設(shè)計(jì)原則和注意事項(xiàng)，相信大家都有所了解了。PCB線路板的接地方法具有多種多樣，需要根據(jù)規(guī)范原則去設(shè)計(jì)，并了解一些設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，才能避免出現(xiàn)失誤，影響線路板的可靠性。

常見(jiàn)的PCB線路板表面工藝有哪幾種?

PCB線路板的表面處理工藝有很多種，常見(jiàn)的有熱風(fēng)整平、有機(jī)涂覆(OSP)、化學(xué)鍍鎳/浸金，沉銀，沉錫等。下面靖邦科技的技術(shù)員為大家一一介紹，方便大家清晰的了解這些表面處理工藝的差別。

1、熱風(fēng)整平

熱風(fēng)整平也就是我們常說(shuō)的噴錫，是早期PCB板常用的處理工藝，是在PCB表明涂覆熔融錫鉛焊料并用加熱壓縮空氣整平(吹平)的工藝，使其形成一層即抗銅氧化，又可提供良好的可焊性的涂覆層。熱風(fēng)整平時(shí)焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬化合物，其厚度大約有1～2mil。

2、OSP有機(jī)涂覆

OSP工藝不同于其它表面處理工藝，它是在銅和空氣間充當(dāng)阻隔層; 簡(jiǎn)單地說(shuō)，OSP就是在潔凈的裸銅表面上，以化學(xué)的方法長(zhǎng)出一層有機(jī)皮膜。這層膜具有防氧化，耐熱沖擊，耐濕性，主要是用以保護(hù)銅表面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)生銹;同時(shí)又必須在后續(xù)的焊接高溫中，能很容易被助焊劑所迅速清除，以便焊接。OSP工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，在線路板制作中廣泛使用。

3、化學(xué)鍍鎳/浸金

化學(xué)鍍鎳/浸金不像OSP工藝那樣簡(jiǎn)單，需要在銅面上包裹一層厚厚的，不像OSP那樣僅作為防銹阻隔層，電性能良好的鎳金合金可以長(zhǎng)期保護(hù)PCB，并實(shí)現(xiàn)良好的電性能。另外它也具有其它表面處理工藝所不具備的對(duì)環(huán)境的忍耐性，有效防止PCB板損壞。

4、沉銀

沉銀工藝較簡(jiǎn)單、快速，是介于OSP和化學(xué)鍍鎳/浸金之間。沉銀不需要給PCB板敷上一層厚厚的盔甲，也可以在熱、濕和污染的環(huán)境中，給PCB板提供很好的電性能和保持良好的可焊性，缺點(diǎn)就是會(huì)失去光澤。另外沉銀還有良好的存儲(chǔ)性，通常放置幾年組裝也不會(huì)有大問(wèn)題。

5、沉錫

因?yàn)槟壳八泻噶鲜且藻a為基礎(chǔ)的，所以錫層能與任何類型的焊料相匹配，這也使得沉錫工藝具有很好的發(fā)展前景。以前沉錫工藝不完善時(shí)，PCB板沉錫后容易出現(xiàn)錫須，在焊接過(guò)程中錫須和錫遷移會(huì)帶來(lái)可靠性問(wèn)題。如今在沉錫溶液中加入了有機(jī)添加劑，使錫層結(jié)構(gòu)呈顆粒狀結(jié)構(gòu)，克服了錫須的問(wèn)題，而且還具有好的熱穩(wěn)定性和可焊性，增強(qiáng)了可應(yīng)用性。

關(guān)于常見(jiàn)的PCB線路板表面工藝有哪幾種，今天就介紹到這里了。PCB線路板表面工藝還有其他類型，如電鍍鎳金、鎳鈀金等，在制作難度，及成本上都與上面介紹的幾種工藝更高，因而沒(méi)能廣泛應(yīng)用。