我們的電子加工廠最近有好多同事都在問(wèn):到底BGA要如何設(shè)計(jì)才可以加強(qiáng)并改善其強(qiáng)度以防止BGA開(kāi)裂(crack)?因?yàn)橛锌蛻舯г巩a(chǎn)品有BGA開(kāi)裂問(wèn)題,公司就必須要有人為此負(fù)責(zé)。
其實(shí)最該負(fù)責(zé)的不就是這些高層嗎?既要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)要輕又要薄,還要求要趕進(jìn)度,把原本十二個(gè)月的新產(chǎn)品周期縮短為九個(gè)月,現(xiàn)在又壓縮為六個(gè)月,而且ID還一直變來(lái)變?nèi)?,進(jìn)度(Schedule)不能延后,又要產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)完美無(wú)缺,這群工程師們就只能賣命、賣肝,人人自危,這公司文化怎么變成了這個(gè)樣子?
在開(kāi)始探討這個(gè)議題之前我們得要先了解BGA為何會(huì)裂開(kāi)?先撇開(kāi)制造的問(wèn)題,假設(shè)所有的BGA錫球都焊接良好、IMC生成良好,但還是發(fā)生BGA裂開(kāi),其最主要原因應(yīng)該就是應(yīng)力(Stress)了,之所以這么斷定,因?yàn)榉治鲞^(guò)得所有產(chǎn)品,電路板上零件掉落或開(kāi)裂問(wèn)題幾乎都與應(yīng)力有絕對(duì)關(guān)系。
1、應(yīng)力來(lái)自內(nèi)部潛變產(chǎn)生
比如說(shuō)電路板或BGA封裝經(jīng)reflow高溫時(shí)的變形,應(yīng)力會(huì)一直釋放到達(dá)一個(gè)平衡點(diǎn)才會(huì)停止,這個(gè)平衡點(diǎn)也有可能就是錫球裂開(kāi)的時(shí)候。
2、應(yīng)力來(lái)自外部的撞擊或施壓
以手機(jī)為例,最可能的外部應(yīng)力就是就在口袋內(nèi)受力彎曲(iPhone6 plus彎曲門(mén)事件),或是因?yàn)椴恍⌒牡袈涞厣纤斐傻臎_擊。
3、應(yīng)力來(lái)自環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的熱脹冷縮現(xiàn)象
有些地區(qū)在冬天的時(shí)候室外結(jié)冰,當(dāng)產(chǎn)品從室內(nèi)有暖氣的環(huán)境移動(dòng)到室外就會(huì)發(fā)生激烈的溫度變化;在熱帶地區(qū),室內(nèi)有冷氣,從室內(nèi)走到室外就會(huì)發(fā)生溫度的巨大改變,更別說(shuō)不小心或是故意把產(chǎn)品放在汽車內(nèi)了,白天曬太陽(yáng)溫度升高,夜晚溫度急速下降。 溫度之所以重要還關(guān)系到不同的材料會(huì)有不同的膨脹系數(shù),電路板板材的膨脹系數(shù)肯定與錫球(solder ball)不同,而且與BGA封裝的材質(zhì)也不同,試想一般的道路橋梁都會(huì)設(shè)計(jì)「伸縮縫」來(lái)降材料低熱脹冷縮的風(fēng)險(xiǎn),但是電子材料似乎只能盡量找膨脹系數(shù)比較小的材質(zhì)。
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