其实并不是再一次或者两次这样被怀疑过,但是我们的RD,特别是新入的RD,每次电路板组装(printed Circuit Board Assiembly,PCBA)都会有电子零件掉落、焊料破裂的问题。最初的反应肯定是我们SMT组装工厂的焊料有问题。然后,希望工厂能大声要求锡膏量增加焊接强度。这真是够了。
首先,明确一点就是“焊锡强度基本上应该与焊锡的面积成比例”,为了增加焊锡强度不仅增加焊锡量,还增加了部件脚的焊锡面积,PCB焊锡表面处理、焊锡垫的大小、或者在零部件焊锡的形状不变的原则下,以前就写着仅仅增加锡膏量很难增加焊锡强度的想法,但是在此之上,详细参考了“PCBA大礼堂:明确电子部件焊接强度的观念”一文判断焊锡的焊接是否良好,基本上切片检查IMC的成长分布是否均匀,如果IMC没有问题,SMT工厂增加焊料的量也不会开始。
如果你还不知道IMC是什么?要理解焊接强度和IMC的关系,建议先看这篇文章。
实际上,已经焊接的电子部件掉落或发生焊接裂纹的主要原因是:
应力(stressgt;结合力(bonding-force),
电子部件由于应力结合力从最脆弱的地方开始依次开裂。“焊锡强度”只不过是“结合力bonding-force”整体的一环。
要彻底解决零件掉落问题,必须从以下方面进行改善。
添加PCBA的结合力。
要增大垫/垫的尺寸,可以将“NSMD焊垫”变更为“SMD垫”,在垫上设计via电镀塞孔(打桩)。
提高部件对应力的抵抗力。
BGA封装的四个角是最容易产生焊料裂纹的地方,由于受到的应力最大,所以在设计BGA时,可以考虑在四个角设计没有功能信号的假球(Dummy-ball),实现保护四个角的焊点的目的。
透射机构设计降低了应力对电路板变形的影响。
通过机构设计,电路板可以找到容易变形的地方,以减轻弯曲量,也可以增强机构的刚性,防止变形。
在此必须再次强调的观念是,电路板PCB设计完成后,组装板PCBA焊料的结合力基本上固定,但应力stress是可变因素,由于应力的来源不能完全控制,例如产品的振动或不小心掉落在地上等要素。这是为什么有的产品会在吃锡的状态不变的情况下发生零件掉落和锡裂。但是,由于受到不同应力的作用,如果焊料的强度不足以抵抗应力,也有产品会断裂。正常来说,产品设计时应该有安全系数的观念,个人建议安全系数至少在1.2~1.5以上,即产品设计所能承受的应力必须超过预测应力的1.2~1.5倍以上,因为你永远不知道产品真正使用时受到的应力是多少而且电子部件在使用一段时间后,其焊接强度也会逐渐劣化脆,降低抗应力能力。