一般公司的新產(chǎn)品開發(fā)偶而會遇到裸機(jī)高度落下沖擊測試(drop test)后發(fā)生BGA錫球裂開的問題,如果RD有比較好的sense,就應(yīng)該把產(chǎn)品拿來做一下應(yīng)力分析,而不是把所有的BGA掉落問題都賴給線路板生產(chǎn)廠家的SMT制程。
BGA錫球裂開的問題其實很難僅靠工廠的制程管理與加強(qiáng)焊錫來得到全面改善,如果設(shè)計的時候RD可以多出點力氣,制造上會省下很多成本,以下面這個案子為例,可以省下Underfill的材料費及工時費用,還包含了間接管理與修復(fù)的費用,更可以降低日后可能的市場商譽(yù)質(zhì)量損失。
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其實BGA開裂的最大問題十有八九都來自于應(yīng)力,不管是SMT回焊高溫時板子彎曲變形所形成的應(yīng)力,還是產(chǎn)品因為機(jī)構(gòu)組裝所形成的應(yīng)力,或是因為客戶使用時撞擊,或不慎掉落地面所造成的外力,這些其實都是應(yīng)力的來源,如果設(shè)計之初就可以仿真各種狀況做應(yīng)力分析,并針對可能產(chǎn)生應(yīng)力的部份做一些設(shè)計調(diào)整以降低應(yīng)力的影響, 相信可以讓BGA產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量更加的穩(wěn)定,甚至還可以移除一些不必要的underfill制程,達(dá)到節(jié)省成本的利益。
公司這次新產(chǎn)品的設(shè)計團(tuán)隊總算有個比較好的響應(yīng),也花了心思做了BGA錫球開裂的要因分析,更發(fā)現(xiàn)應(yīng)力的來源,并且做了設(shè)計變更來改善這個BGA錫球開裂的問題,當(dāng)然有先用mockup的材料來做驗證,結(jié)果也讓人滿意, 事后實際修模生產(chǎn)做最終驗證也都沒有再發(fā)現(xiàn)BGA開裂的問題,真心希望這以后是RD驗證的標(biāo)準(zhǔn)程序。
以下就是這款產(chǎn)品的大概設(shè)計外型與BGA所在位置,為了方便客戶使用時不至于發(fā)生反光,所以產(chǎn)品設(shè)計了一個類似收款機(jī)的傾斜屏幕,就是這個傾斜角讓BGA在產(chǎn)品做正反面落下測試時出現(xiàn)了巨大的形變,以致造成BGA錫球裂開,因為產(chǎn)品側(cè)邊(side)及角落(corner)摔落時都沒有問題,以前的例子幾乎都是在角落摔出問題的。
既然知道可能的問題出在電路板變形量過大,于是在電路板上黏貼應(yīng)力計(Stress Gauge)然后先量測未改善前的應(yīng)力數(shù)據(jù)。 改善方法是在BGA的附近新增機(jī)溝肋柱(rib)來頂住電路板以降低電路板在落下時的變形量,參考上圖的[New add rib]。
因為這個產(chǎn)品的大部分設(shè)計都已經(jīng)完成,所以改善的方法就是盡量找到一個空間可以用來增加支撐柱,讓電路板在落下變形時有物體可以支撐住,以降低其變形量,改善對策后再用應(yīng)力計實際量測一次應(yīng)力。
下表列出改善前與改善后(增加rib)的應(yīng)力實際量測值。 就如同預(yù)期的,在正面(傾斜面)落下時的應(yīng)力改善達(dá)到106,因為產(chǎn)品正面外型有個彎曲傾斜角,比較容易因為外力而彎曲;而背面(平面)落下的應(yīng)力改善則比較小,只有42。 足見增加一根肋條(rib)就可以達(dá)到一定程度的電路板變形量改善。 這個應(yīng)力值量測的是電路板的Z方向,但是只有X軸的Z值,如果可以加側(cè)Y軸的Z值會更有參考價值
這項設(shè)計變更執(zhí)行后,經(jīng)過DQ重新驗證落下測試的效果,證實BGA沒有再出現(xiàn)開裂的問題。
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