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了解SMT加工过程中BGA焊盘下PCB树脂材料开裂的原

在产品切换到无铅工艺后,当PCB板经受机械应力测试(例如冲击和振动)时,焊盘下方的基板开裂显着增加。直接导致两种类型的故障:当表面贴装,BGA焊盘和导线断裂或两根导线有电位差时,在板上“建立”金属迁移通道,如图9-19和图9-20所示分别。

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(1)无铅焊料的硬度变高在指定的应变水平下,传递到PCB焊盘界面的应力更大。

(2)PCB从熔融焊料到固化焊料的温差ΔT变大,导致CTE更不匹配在PCB和元件之间的X/Y平面上,焊点上的应力更大。

(3)高Tg材料(Tg> 150°C)更脆。

这三个条件可能导致基材开裂增加。

PCB表面树脂开裂发生在手机板上,如图9-21所示。

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高Tg FR4材料更易受垫剥落的影响当其他因素得到修复时,重新使用标准Tg FR4材料。因此,最好在无铅工艺中使用中间Tg FR4材料。

产品切换后对于无铅,BGA焊点机械冲击试验的主要失效模式是铅焊点与无铅焊点的BGA,因为无铅焊点本身的刚性和较高的装配温度。焊盘下面的PCB表面树脂开裂,铅焊点的应变电阻和无铅焊点如图9-22所示。

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用于剥离剥离的高Tg材料标准Tg材料的最大拉伸力的比较如图9-23所示。

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在一些企业改为无铅后,几个PCB次表面树脂开裂事件发生了,表明使用大尺寸BGA时无铅变化存在风险。

为了避免在无铅焊接过程中PCB的分层,需要增加Td。一般来说,Dicy(双氰胺)固化剂极性极易吸取普通FR-4水,用作PN,不易吸取水(酚醛树脂)固化剂的含量从Dicy的5%增加到25%Wt,但同时增加了Z方向的CTE。为了降低Z方向的CTE,20%的SiO2是结果是增加了T,同时增加了PCB的刚性,降低了韧性,或者使PCB变脆。

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