BGA锡球裂开的改善策略
2020-05-19 12:01:49
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一般公司的新产品开发偶而会遇到裸机高度落下【冲击测试(drop test)】后发生BGA锡球裂开的问题,如果RD有比较好的sense,就应该把产品拿来做一下应力分析,而不是把所有的BGA掉落问题都赖给制造工厂的SMT贴片加工制程。
以工作熊的经验来看,BGA锡球裂开的问题其实很难仅靠工厂的制程管理与加强焊锡来得到全面改善,如果设计的时候RD可以多出点力气,制造上会省下很多成本,以下面这个案子为例,可以省下Underfill的材料费及工时费用,还包含了间接管理与修复的费用,更可以降低日后可能的市场商誉质量损失。
不知是否因为工作熊对新碜品有过多次的类似要求,还是大家终于体认到设计影响制造的严重性,公司这次新产品的设计团队总算有个比较好的响应,也花了心思做了BGA锡球开裂的要因分析,更发现应力的来源,并且做了设计变更来改善这个BGA锡球开裂的问题,当然有先用mockup的材料来做验证,结果也让人满意, 事后实际修模生产做最终验证也都没有再发现BGA开裂的问题,真心希望这以后是RD验证的标准程序。
既然知道可能的问题出在电路板变形量过大,于是在电路板上黏贴应力计(Stress Gauge)然后先量测未改善前的应力数据。 改善方法是在BGA的附近新增机沟肋柱(rib)来顶住电路板以降低电路板在落下时的变形量,参考上图的[New add rib]。
因为这个产品的大部分设计都已经完成,所以改善的方法就是尽量找到一个空间可以用来增加支撑柱,让电路板在落下变形时有物体可以支撑住,以降低其变形量,改善对策后再用应力计实际量测一次应力。
下表列出改善前与改善后(增加rib)的应力实际量测值。 就如同预期的,在正面(倾斜面)落下时的应力改善达到106,因为产品正面外型有个弯曲倾斜角,比较容易因为外力而弯曲;而背面(平面)落下的应力改善则比较小,只有42。 足见增加一根肋条(rib)就可以达到一定程度的电路板变形量改善。 这个应力值量测的是电路板的Z方向,但是只有X轴的Z值,如果可以加侧Y轴的Z值会更有参考价值。
这项设计变更执行后,经过DQ重新验证落下测试的效果,证实BGA没有再出现开裂的问题。
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