SMT貼片加工BGA焊盤下PCB次表層樹脂開裂的原因

隨著產(chǎn)品轉(zhuǎn)換到無鉛工藝之后，單板在實(shí)行設(shè)備機(jī)械應(yīng)力測試（如沖擊、振動(dòng)）時(shí)，焊盤下基材開裂形勢明顯增加，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)致基材開裂現(xiàn)象增加。

某手機(jī)板發(fā)生PCB次表層樹脂開裂，如圖所示。

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

產(chǎn)品切換到無鉛后，因?yàn)闊o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)械沖擊測試主要的失效模式由有鉛焊點(diǎn)的焊料開裂變?yōu)闊o鉛焊點(diǎn)的BGA焊盤下PCB次表層樹脂的開裂，有鉛焊點(diǎn)與無鉛焊點(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。

某公司無鉛切換后，發(fā)生幾起PCB次表層樹脂開裂事件，說明無鉛切換在使用大尺寸BGA方面有風(fēng)險(xiǎn)。

為避免PCB在無鉛焊接時(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，或者說使得PCB變脆。

從哪些方面來檢查PCB線路板布局是否合理？

PCB線路板元器件布局，是PCB線路板制作過程中重要的一個(gè)流程，在對(duì)元器件設(shè)計(jì)布局過程中，需要查看整體布局是否合理，是否能夠達(dá)到優(yōu)的效果。那么從哪些方面來檢查PCB線路板布局是否合理呢?下面靖邦技術(shù)員就為大家整理介紹。

1、檢查PCB線路板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符，能否符合PCB制造工藝要求、有無行為標(biāo)記。這一點(diǎn)需要特別注意，不少PCB板的電路布局和布線都設(shè)計(jì)得很漂亮、合理，但是疏忽了定位接插件的定位，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的電路無法和其他電路對(duì)接。

2、檢查元件布局是否疏密有序、排列整齊，是否全部布完。在元器件布局的時(shí)候，不僅要考慮信號(hào)的走向和信號(hào)的類型、需要注意或者保護(hù)的地方，同時(shí)也要考慮器件布局的整體密度，做到疏密均勻。

3、注意看元件在二維、三維空間上有無沖突。注意器件的實(shí)際尺寸，特別是器件的高度。在焊接免布局的元器件，高度一般不能超過3mm。

4、注意需經(jīng)常更換的元件能否方便地更換，插件板插入設(shè)備是否方便。應(yīng)保證經(jīng)常更換的元器件的更換和接插的方便和可靠。

5、檢查可調(diào)元件是否方便調(diào)整。

6、檢查熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x。

7、檢查在需要散熱的地方是否裝有散熱器或者風(fēng)扇，空氣流是否通暢，應(yīng)注意元器件和電路板的散熱問題。

8、 檢查信號(hào)走向是否順暢且互連短。

9、檢查插頭、插座等與機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾。

10、考慮PCB板的干擾問題。

11、考慮PCB板的機(jī)械強(qiáng)度和性能。

12、考慮PCB板布局的藝術(shù)性及其美觀性。

合理布局PCB線路板元器件，能使PCB板獲得很好的使用性能，保證產(chǎn)品使用質(zhì)量，因此可根據(jù)以上幾個(gè)要點(diǎn)，來檢查PCB線路板布局是否合理。

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

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，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。