BGA封裝的【
SMD(Solder Mask Defined)】與【
NSMD(Non Solder Mask Defined)】焊墊設(shè)計(jì)對(duì)于焊錫能力有什么影響？這兩種焊墊又對(duì)
PCBA的結(jié)合力有何影響？
二、加大零件腳焊錫的面積
請(qǐng)注意：這里指的是加大零件腳焊錫的面積，而不是增加焊錫量。
深圳宏力捷必須再?gòu)?qiáng)調(diào)一次：「焊接強(qiáng)度基本上與焊接的面積成正比」，在不考慮更換錫膏配方及電路板表面處理的前提下，想增強(qiáng)零件焊接強(qiáng)度的要點(diǎn)有二：
1、增加零件腳焊錫的接觸面積。不是體積喔！
如果僅在BGA的焊球處加入更多的焊錫量，基本上是不會(huì)增加其焊錫強(qiáng)度的，應(yīng)為其焊錫面積不變，對(duì)于有引腳（如QFP）或有側(cè)面焊點(diǎn)（如電容）的SMD零件，增加焊錫量或許可以增加其焊錫強(qiáng)度，因?yàn)檫@些SMD零件的引腳有側(cè)邊焊點(diǎn)有機(jī)會(huì)可以吃錫，如果錫量增加后可以讓焊錫在焊腳側(cè)邊形成完好的弧度（curve），相對(duì)的就可以有效增加焊錫強(qiáng)度，就像是樹(shù)木或電線桿怕颶風(fēng)刮倒在側(cè)面加支柱類似，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在轉(zhuǎn)彎處加R角也是一樣的道理，而弧形的焊錫則可以更有效分散應(yīng)力。
所以，如果增加焊錫量可以讓焊錫爬上焊腳的側(cè)邊，甚至讓側(cè)邊焊錫爬得更高至完全包覆住焊腳，那么其強(qiáng)度一定會(huì)大大的增加，這比只有焊接在焊接底部要好太多了，因?yàn)槟阍黾恿撕稿a面積，而且其焊錫結(jié)構(gòu)也被加強(qiáng)了。
可惜大部分SMD零件的引腳側(cè)壁不是因?yàn)槌杀究剂慷鴽](méi)有做電鍍處理直接裸銅，造成容易氧化吃不上錫，要不然就是電鍍處理了，但是腳間距卻太小，造成PCB焊墊的設(shè)計(jì)怕短路無(wú)法擴(kuò)大，以至于焊錫無(wú)法完全爬上其側(cè)邊并形成完美的弧型。
既然焊腳的側(cè)壁爬錫可以增加焊錫面積與焊錫強(qiáng)度，所以很多人就在接地腳(GND)的地方做文章，比如說(shuō)在板對(duì)板連接器(B2B connector)兩端的接地片增加圓孔或半圓孔形狀，或是將其設(shè)計(jì)成"U"字型都有機(jī)會(huì)可以增加其焊錫強(qiáng)度。
既然談到了加大焊錫面積有助增強(qiáng)焊錫強(qiáng)度，就不得不稍微提一下BGA封裝在PCB端的SMD/NSMD焊墊設(shè)計(jì)對(duì)焊錫影響的優(yōu)劣。
請(qǐng)注意不要將這里的【SMD (Solder Mask Defined)焊墊】與【SMD (Surface Mount Device)零件】搞混了喔！
假設(shè)SMD與NSMD焊墊設(shè)計(jì)裸露出來(lái)的面積是一樣的，那么NSMD焊墊的焊接能力應(yīng)該會(huì)比SMD焊墊來(lái)得優(yōu)，之前說(shuō)過(guò)了，這是因?yàn)镹SMD焊墊在焊錫時(shí)會(huì)連焊墊的側(cè)壁一起吃到錫，而SMD焊墊則沒(méi)有側(cè)壁。（NSMD又稱為銅箔定義焊墊「Copper Defined pad」）
但可別因?yàn)檫@樣就急著將所有的BGA焊墊都改成NSMD焊墊設(shè)計(jì)哦！凡事有利就有弊，這個(gè)世界是公平的，即使你看到的SMD及NSMD裸露出來(lái)的焊墊表面有一樣的大小，但SMD焊墊的尺寸其實(shí)比NSMD要來(lái)的大上許多（PCB Layout布線的設(shè)計(jì)而定），因?yàn)镹SMD的焊墊有一大部分只是被綠漆（Solder-Mask）給覆蓋住而已，就因?yàn)镹SMD的焊墊尺寸比較小，幾乎與BGA的錫球一樣大而已，所以一旦發(fā)生BGA錫球破裂時(shí)，經(jīng)?？梢?jiàn)NSMD的焊墊是連著錫球一塊被拔起的。
就如深圳宏力捷之前說(shuō)過(guò)的，應(yīng)力會(huì)自己尋找結(jié)合力最脆弱的地方來(lái)宣洩，當(dāng)焊墊從NSMD改成SMD后，焊錫力也跟著增強(qiáng)之后，焊錫IMC層抵抗應(yīng)力的能力大過(guò)了PCB銅箔附著于基材上的結(jié)合力時(shí)（SMD焊墊尺寸變小了），破裂的地方就轉(zhuǎn)變成了焊墊與FR4基材之間了。所以深圳宏力捷還是認(rèn)為，如果想徹底解決BGA破裂的問(wèn)題，應(yīng)該還是要朝減少應(yīng)力作用來(lái)進(jìn)行，才有機(jī)會(huì)得到最好的改善。
所以，結(jié)論是NSMD焊墊的吃錫性較SMD焊墊優(yōu)，而SMD焊墊的焊墊結(jié)合力則比NSMD焊墊來(lái)得好。
SMD: Solder-Mask-Defined pads（防焊定義焊墊）
NSMD: Non-Solder-Mask-Defined pads，又稱為Copper Defined pads（銅箔定義焊墊）
2.使用通孔焊腳來(lái)取代表面貼焊
其實(shí)，電子零件采用表面貼焊(Surface mount)的焊錫強(qiáng)度再怎么改善，其抵抗應(yīng)力的能力就是那樣，想要再增加焊錫強(qiáng)度就只能利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將受到的應(yīng)力傳導(dǎo)給其他的機(jī)構(gòu)來(lái)承受，而最能立竿見(jiàn)影的就是直接將引腳做成直立的穿孔(Plating Hole)設(shè)計(jì)，這樣就可以將引腳受到的應(yīng)力再傳導(dǎo)給PCB的孔壁來(lái)承受，相對(duì)的也可以增加焊錫的強(qiáng)度。較常見(jiàn)的作法是將零件的部份焊腳從表面貼焊制程改成通孔焊接，比如Micro-USB連接器的鐵框焊腳，它基本上還是走SMT制程，只是部份焊腳采用
PIH(Paste-In-Hole)制程，最新的Type-C也有連接器廠商出通孔及表面貼焊混合腳的零件。
另外，針對(duì)BGA封裝零件，可以考慮將導(dǎo)通孔(vias)放置于PCB端的焊墊上，目的就是在焊墊打上鉚釘以增強(qiáng)焊墊附著于FR4的強(qiáng)度，這就類似房子打地椿防震的道理類似，不過(guò)焊墊上的導(dǎo)通孔一定要電鍍填孔，否則BGA的錫球可能會(huì)形成孔洞(Void/bubble)問(wèn)題，嚴(yán)重的話甚至?xí)斐烧眍^效應(yīng)(head in pillow)的不良現(xiàn)象。
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