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                SMT貼片BGA焊盤下PCB次表層樹脂開裂

                2019-07-08

                隨著產品轉換到無鉛工藝之后,單板在實行設備機械應力測試(如沖擊、振動)時,焊盤下基材開裂形勢明顯增加,直接導致兩類失效:smt貼片BGA焊盤與導線斷裂和單板內兩個存在電位差的導線“建立”起金屬遷移通道。

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                (1)無鉛焊料硬度變高,在既定的應變水平下,傳遞到PCB焊盤界面的應力更大。

                (2)PCB從熔融焊料固化到室溫的溫差ΔT變大,導致PCB和元器件之間的X/Y平面的CTE更加不匹配,用途在焊點上的應力更大。

                (3)高Tg板材(Tg>150℃)的脆性更大。

                這三個“更大”,導致基材開裂現象增加。


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

                產品切換到無鉛后,因為無鉛焊點本身更剛性以及組裝溫度更高的原因,使得BGA焊點機械沖擊測試主要的失效模式由有鉛焊點的焊料開裂變為無鉛焊點的BGA焊盤下PCB次表層樹脂的開裂。


                為避免PCB在無鉛焊接時分層,要求提高Td提高Td,一般采用將普通FR-4用的極性很強、容易吸水的Dicy(雙氰胺)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。其結果是在提高T的同時使得PCB剛性增加、韌性降低,或者說使得PCB變脆。


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