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錫裂不一定是SMT制程問題,只是應力大于結(jié)合力的必然結(jié)果

發(fā)布時間 :2018-02-27 10:20 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責任編輯 :深圳宏力捷PCBA加工部
其實已經(jīng)不是一兩次被這樣質(zhì)疑了,我們家的RD,尤其是新進的RD,似乎每次只要一碰到電路板組裝(Printed Circuit Board Assembly, PCBA)上有電子零件掉落或是焊錫破裂的問題,第一個反應就是先跑來質(zhì)疑我們SMT組裝工廠的焊錫一定有問題,而且還會很大聲的要求并希望工廠可以增加錫膏量來增加焊錫強度。這真的是夠了!
 
首先要澄清一件事,「焊錫強度基本上應該與焊接的面積成正比」,若是想增加焊錫強度不是一味的增加焊錫量就可以,而是要增加零件腳的焊錫面積,在PCB焊墊表面處理、焊墊大小或零件焊腳形狀不改變的原則下,僅增加錫膏量是很難增加焊錫強度的,深圳宏力捷之前就已經(jīng)有撰文說明過這個觀念,這里不再贅述,詳細請參考「PCBA大講堂:電子零件焊接強度的觀念澄清」一文,而判斷焊錫焊接得好不好(吃錫吃得好不好),基本上只要拿去做切片后檢查其IMC的生長分布得是否均勻就可以知道了,如果IMC沒有問題,那么再如何要求SMT工廠增加焊錫量都無濟于事。
 
如果你還不知道IMC是什么?建議你先看看這篇文章以了解【PCB焊接強度與IMC的關(guān)系】。
 
其實,已經(jīng)焊錫好的電子零件之所以會掉落或發(fā)生錫裂,其主要原因應該可以歸結(jié)為:
【應力(stress) > 結(jié)合力(bonding-force)】
電子零件因為受到應力作用,然后從結(jié)合力最脆弱的地方開始依序裂開。而「焊錫強度」只是整個「結(jié)合力(bonding-force)」的其中一環(huán)而已。
 
如果想要徹底解決零件掉落的問題就必須從下面幾個面向著手改善:
? 增加PCBA的結(jié)合力。 
加大焊墊/焊盤的尺寸,可以考慮更改「NSMD焊墊」為「SMD焊墊」,并在焊墊上設計via并電鍍?nèi)祝ù虻貥叮?/div>
? 增加零件對應力的抵抗能力。 
BGA封裝的四個角落是錫球最容易發(fā)生焊錫破裂處,因為受到的應力最大,BGA設計時可以考慮在四個角落設計沒有功能訊號的假球(Dummy-ball),可以起到保護四個角落焊點的目的。
? 透過機構(gòu)設計降低應力對電路板變形之影響。 
可以考慮透過機構(gòu)設計來頂住電路板容易變形的地方以減輕其彎曲量,也可以增強機構(gòu)的剛性以防止其變形。
 
這里有一個觀念深圳宏力捷必須再強調(diào)一次,電路板(PCB)設計完成后,組裝板(PCBA)焊錫的結(jié)合力基本上也就大致固定下來了,但是應力(Stress)卻是個可變因素,因為應力的來源無法完全受控,比如說產(chǎn)品震動或是不小心摔落地面…等因素,這也說明為何明明吃錫狀態(tài)不變,但有些產(chǎn)品就是會發(fā)生零件掉落或錫裂,但有些產(chǎn)品則不會,因為它們受到了不同應力的作用,當焊錫的強度不足以抵抗應力時就會發(fā)生斷裂。

正常來說,產(chǎn)品設計時應該要有安全系數(shù)的觀念,深圳宏力捷個人建議安全系數(shù)至少要有1.2~1.5以上,也就是說產(chǎn)品設計所能承受的應力一定要高于預估應力的1.2~1.5倍以上,因為你永遠不知道產(chǎn)品真正使用時所承受的應力是多少,而且電子零件使用一段時間后其焊接強度也會逐漸劣化變脆,降低其抵抗應力的能力。


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