Reasons For PCB Resin Material Cracking Under BGA Pads During SMTP Processing

Cracking of PCB resin material occurs due to the presence of entrapped moisture. The reason for this is a high soldering temperature that results in an increase in vapor pressure. The cracks can also occur because the board’s thermal expansion causes the spacing between the BGA pads to change. To mitigate the risk of this type of fault, alternative pad finishes can be used, which reduces the thermal impact on adjacent packages.

Entrapped moisture causes pcb resin material cracks

Entrapped moisture can cause a wide range of PCB failures, including delamination, blistering, and metal migration. It can also change the dielectric constant and dissipation factor, reducing circuit switching speed. Moisture also increases stress levels in various PCB features, including copper and bga pads. It can also lead to oxidation on copper surfaces, which reduces the wettability of finishes. Additionally, it can increase the occurrence of electrical shorts and opens. This is especially problematic because PCB fabrication involves many steps that involve the use of water.

During smt processing, entrapped moisture can result in cracks in the PCB resin material. Because of this, PCB manufacturers should pay attention to the size of the solder mask opening. The size should be smaller than the desired land area. If the pad area of the SMD is too big, it will become difficult to route the solder ball.

Reflow soldering temperatures increase vapor pressure

Various factors can influence package warpage during BGA soldering. These include preferential heating, shadow effects, and highly reflective surfaces. Fortunately, forced convection reflow processes can reduce these effects.

A high reflow temperature can lead to a deterioration of the solder bump. The rise in temperature can lead to a reduction in solder joint height, resulting in a solder standoff that is smaller than the original height of the solder bump.

The shape of the attachment pad is also an important factor in determining the robustness of the solder joint. It is recommended to use larger, wider pads than smaller ones. The increased area increases the chance of cracking.

Tacky flux reduces thermal impact on adjacent packages

Tacky flux is a thermosettable material used during chip scale and flip chip package assembly. Its composition consists of reactive chemicals, which are solubilized in the underfill material during reflow heating. Once cured, the tacky flux becomes part of the net work structure of the final package.

A chemical wetting agent, fluxes facilitate the soldering process by reducing the surface tension of molten solder, allowing it to flow more freely. They can be applied by dipping, printing, or pin-transferring. In many cases, they are compatible with epoxy underfill. This enables them to reduce the thermal impact of adjacent packages during smt processing.

Using tacky flux reduces thermal impact on adjacent packages during soldering. However, this method has limitations. Several factors can cause flux to fail. Impurities in the flux can interfere with the soldering process, making the solder joint weak. Additionally, it requires costly equipment to properly clean the solder paste before soldering.

Alternative pad finishes

The crack propagation behavior of a PCB can be affected by the pad finishes used. Various methods have been developed to solve this problem. One of these methods is the use of an organic solderability preservative. This preservative is effective against pad oxidation. In addition, it helps maintain the solder joint quality.

The pad geometry defines the stiffness of the board. It also defines the opening of the solder mask. The thickness of the board and the materials used to create each layer influence the stiffness of the board. Generally, a 1:1 pad-to-device ratio is optimal.

Test methods to characterize pcb resin material cracking

Various test methods are available to characterize the performance of PCB resin materials during SMTP processing. These include electrical characterization, nondestructive methods, and physical properties tests. In some cases, a combination of these tests may be used to detect pad cratering.

One test method to identify cracking is to measure the distance between pins. Typically, 0.004 inch is acceptable for peripheral packages, and 0.008 inch is acceptable for BGA Packages. Another test method to characterize PCB resin material is to measure the coefficient of thermal expansion. This coefficient is expressed as ppm/degree Celsius.

Another method is the flip chip technique. This process enables fabrication of high-density flip chip BGA substrates. It is widely used in advanced IC packaging. The flip chip process requires high-quality finishes that are uniform and free of impurities for solderability. These are typically achieved by electroless nickel plating over the copper pad and a thin layer of immersion gold. The thickness of the ENIG layer depends on the lifetime of the PCB assembly, but it is usually about 5 um for nickel and 0.05 um for gold.

Mikrokontrolleri vs. mikroprosessori

Microcontrollers and microprocessors are two types of computer chips. The former uses semiconductor technology and is suitable for various uses, while the latter is more powerful and can execute millions of instructions per second. Both have advantages and disadvantages. Microcontrollers are cheaper and require less memory and computing power.

Microcontrollers are more suitable for low-power applications

A microcontroller has a low power consumption and is more suitable for low-power applications than a microprocessor. This is because the modern microcontrollers have multiple low-power modes. Microprocessors, on the other hand, require external hardware that may not be optimized for low-power operations. A microcontroller’s internal peripherals are optimized to operate in a specific mode and consume minimal power.

Microcontrollers are often used as digital signal processors. They are used in applications where incoming analog signals are noisy and cannot be translated to standard digital values. They can convert noisy analog signals into digital signals, enabling them to function as a sensor for a variety of sensors and other devices. They are often found in office machines, ATMs, and security systems.

They require less computing power

Microcontrollers are smaller and require less computing power than microprocessors. They are used in embedded systems where they can do a variety of tasks without requiring a lot of power. In contrast, microprocessors are more powerful but typically require a large amount of external power. As a result, the price of microcontrollers tends to be lower than those of microprocessors.

Microprocessors are typically used in large, complex systems, which require more processing power. Microcontrollers are smaller and have specific, predefined tasks. They have a limited amount of memory. Microcontrollers are often used in temperature sensors, light sensing devices, and other industrial applications.

They are cheaper than microprocessors

Microprocessors are more complex than microcontrollers, so they’re generally better suited for high-end systems that need large amounts of memory and other peripherals. They also tend to have more internal complexity, with many features such as hardware floating point, a large cache memory, and a fast CPU. While microcontrollers are cheaper, they’re generally easier to find.

Microcontrollers are often used in smaller devices, which makes them cheaper than microprocessors. They can be used in embedded systems, and don’t require a dedicated power supply. Compared to microprocessors, microcontrollers can run for months on a single battery.

They have lower processing power

A microcontroller is a small processor, which is less expensive than a microprocessor. It is used for various purposes, including gaming and complex home security. Unlike a microprocessor, it does not have its own internal memory. This allows it to use external memory to store data and operations. It also has a lower total power consumption, making it more suitable for devices that run on stored power. A microcontroller also has a power-saving mode to save power.

The difference between a microcontroller and a microprocessor lies in their internal processing power. Microprocessors have large amounts of memory, with 512 MB being typical. Microcontrollers have a relatively small amount of memory, ranging from 32 KB to 2 MB. A microcontroller does not have as much memory and therefore does not consume as much energy as a microprocessor.

Kuinka vähentää PCB-suunnitteluvirheitä ja lisätä tehokkuutta

In order to reduce pcb design errors, it is important to use the right design tools. Using a simulation tool such as Schematic Diagram Simulator can eliminate a number of design mistakes. It is also a good idea to have a second designer check your work to ensure that it is error-free.

Schematic diagram simulation

Schematic diagram simulation is a process that allows engineers to simulate a complete circuit board in a single step. This saves a lot of time during the design process, improves board quality, and increases efficiency. The simulation allows engineers to make changes to their designs by tweaking component values and stimuli. It helps them avoid costly design mistakes and increases the chance of a perfect design.

Modern EDA software packages come with tools that facilitate the capture and simulation of schematic diagrams. Understanding these tools will help reduce the cost of designing PCBs. Some of these packages also offer the ability to output netlists, which are compatible with various simulation packages. Netlists are useful for describing the connections between symbols on a schematic diagram.

Another important function of schematic diagram simulation is to check signal connections. A schematic simulation process includes creating a test bench and connecting probes to the nodes in order to measure their voltages and waveforms. If a signal is not connected properly, the simulation process automatically checks the connections between the nodes.

Having a second designer review the design

Having a second designer review a design can reduce the chances of pcb design errors. Since designers tend to focus on a specific purpose and often work under deadlines, they are prone to miss some design flaws. Another designer can spot these flaws and make necessary changes. The reviewer can also identify any missing documentation that can delay the manufacturing process.

Design reviews are an essential part of the PCB development process. The objective of these reviews is to ensure the PCB design is functional and meets project specifications. They also check the interconnection of circuits. Peer reviews also help to detect mistakes that a designer might have missed.

Avoiding fabrication errors

During the design process, there are several factors to consider to avoid fabrication errors. These include environmental issues, PCB layout, and end-product conditions. If you fail to keep these factors in mind, you’ll run the risk of having a board that cannot be manufactured or will have to be redone, which will cost you more money and time.

The process of PCB design is a complicated one, and mistakes can negatively impact the finished product. Listed below are five common mistakes to avoid when designing a PCB. Failure to follow these tips will result in an ineffective prototype and extended time to market. Fortunately, there are many ways to avoid these mistakes, including design prototyping, review processes, and collaboration with suppliers.

Designing a PCB requires technological skills and precision. Even a small layout can present unique challenges. The latest tools and techniques can help engineers avoid common mistakes and ensure the best possible quality.

Using design tools to reduce pcb design errors

There are a variety of design tools that can improve the efficiency and reduce PCB design errors. Advanced layout and routing tools can help you avoid design errors. They can also optimize the routes of complicated interfaces. These tools can also help you avoid unnecessary iterations and increase productivity.

Another way to reduce PCB design errors is to use collaborative tools. These software applications allow you to collaborate with your team members as well as outside parties. They help you connect with suppliers, monitor materials purchased, and even communicate with customers. They can also help you reduce errors by allowing different team members to view and analyze the design data in real time, which helps you make smarter decisions.

PCB layout tools are programs that help you automate the creation, verification, and documentation of printed circuit boards. These software applications allow you to define the board outline, add footprints from a decal library, import a netlist, route circuits, and check for design errors. These tools also allow you to create a prototype and run it through various test procedures.

Kuinka sijoittaa ja asentaa Decoupling-kondensaattorit PCB-asettelun aikana

Erotuskondensaattorit ovat komponentteja, joita käytetään vähentämään korkeataajuista kohinaa ja sähkömagneettisia häiriöitä piirissä. Ne voivat myös syöttää virtaa IC:lle. Tässä artikkelissa käsitellään näiden kondensaattoreiden sijoitusohjeita. Noudattamalla näitä ohjeita voit suunnitella piirin, jonka kustannukset ovat alhaisemmat ja valmistusvirheiden riski pienempi.

Vähentää korkeataajuista kohinaa virtalähteen signaaleissa.

Virtalähteiden melu voi vaikuttaa negatiivisesti laitteen suorituskykyyn. Tätä ei-toivottua energiaa syntyy usein korkeataajuisissa tehomuunnoskytkentäpiireissä. Kohinaa voi myös säteillä johdoista tai piirilevyjen jäljistä. Useilla käytännöillä voidaan minimoida teholähteiden kohina. Seuraavassa on kolme yleistä käytäntöä.

Tunnista ensin melun lähde. Kohina voi olla peräisin monista eri lähteistä, kuten kytkentätaajuuskohinasta ja kytkentäsiirtymien jälkeisestä soimisesta. Kohina voi johtua myös useista kytkentäsäätimistä järjestelmässä. Tämäntyyppistä kohinaa voidaan vähentää signaalianalyysitekniikoilla.

Käytä kaapeleiden suojauksen lisäksi koteloita ja suodattimia säteilevän melun vähentämiseksi. Kotelot, joiden aukot ovat neljänneksen aallonpituus tai pienemmät, voivat vähentää suurinta osaa melusta. Jos käytät tiedonkeruuyksikköä, varmista, että kotelo on suunniteltu siten, että se minimoi laitteesta säteilevän melun.

Vähentää sähkömagneettisia häiriöitä

Erotuskondensaattoreita käytetään piirilevyissä estämään harhailevien sähkömagneettisten aaltojen aiheuttamat häiriöt. Piirilevyjen asettelussa kondensaattorit asennetaan tehotasolle ja maatasolle. Tämä erottelu estää rinnakkaiset kapasitanssit, jotka voivat aiheuttaa ongelmia sähkömagneettisessa yhteensopivuudessa. Lisäksi kondensaattoripiirilevyillä on yhtenäiset jakaumat ja korkea taajuusvaste. Parhaiden tulosten saavuttamiseksi nämä komponentit on sijoitettava lähelle teho- ja maatasoja. Piirit, jotka tuottavat suuria tehoja ja nopeat signaalit, tulisi sijoittaa lähelle maatasoa, ja pientehoja ja matalataajuisia signaaleja tuottavat piirit tulisi sijoittaa lähemmäs pinta- tai tehotasoa.

Kun asennat purkauskondensaattoreita piirilevyn ulkoasuun, varmista, että valitset arvokkaita kondensaattoreita, jotka sijaitsevat mahdollisimman lähellä häiriölähdettä. Ne tulisi myös sijoittaa lähelle tulosignaalien liittimiä. Ihannetapauksessa nämä kondensaattorit olisi sijoitettava sarjaan jäljen kanssa. On suositeltavaa valita kondensaattorit, jotka ovat vähintään 10 kertaa suuremmat kuin piirin kokonaispoistokapasitanssi.

Voi syöttää virtaa IC:lle

Virtalähteen nastat ovat liittimiä, joita käytetään jännitteen ja virran syöttämiseen IC:lle. Tyypillisesti IC:ssä on kaksi virtalähteen nastaa. Nämä nastat on kytketty piirin virtakiskoihin. Nastat on merkitty eri tavalla valmistajan ja IC-perheen mukaan.

Irrotuskondensaattoreiden sijoitusohjeet

Piirilevyn asettelua suunniteltaessa irrotuskondensaattorin sijoittelu on tärkeä vaihe, jolla varmistetaan levyn tehon ja signaalin eheys. Noudattamalla asianmukaisia sijoitusohjeita voit varmistaa, että kondensaattorit sijoitetaan optimaalisiin paikkoihin. Nämä ohjeet löytyvät komponentin tietolehdestä.

Piirilevyn asettelussa erotuskondensaattorit sijoitetaan yleensä samaan kerrokseen kuin digitaalinen maadoitus. Ne kytketään joskus myös kahden erillisen piirilevyn maadoitusvalun väliin. Dekoupling-kondensaattorit on sijoitettava lähelle komponenttien nastoja, jotta varmistetaan tasossa kulkevan virran tasainen kulku. Purkukondensaattoria suunniteltaessa on suositeltavaa, että sen nimelliskapasitanssi on mahdollisimman suuri.

Sen lisäksi, että noudatetaan edellä mainittuja sijoitusohjeita, irrotuskondensaattorit on sijoitettava mahdollisimman lähelle komponentin jännitepinniä. Tämä auttaa vähentämään kytkennän kokonaisinduktanssia ja parantamaan suurtaajuussuodatusta.

Mikä on Reflow-juottaminen ja aaltojuottaminen?

Reflow-juottaminen on prosessi, jossa käytetään reflow-uunia juotospastan sulattamiseksi komponenttien tyynyihin. Se toimii hyvin pintaliitoskomponenteille, jotka luonnollisesti suoristuvat pois tieltä, kun juote sulaa. Tämä menetelmä on kuitenkin aikaa vievämpi ja kallis.

Reflow-juottamiseen liittyvät ongelmat

Aaltojuottaminen on nopeampi juotosprosessi kuin reflow-juottaminen. Reflow-juottaminen on ihanteellinen sekakokoonpanon piirilevyille, joissa on THT- tai DIP-komponentteja. Aaltojuottaminen voi kuitenkin aiheuttaa siltojen muodostumista, jos juote valuu juotosmaskin padon yli. Reflow-juottamisen lämpötilat ovat korkeammat pidemmän aikaa, joten levyn lämpöominaisuudet ovat tärkeitä.

Reflow-juottamisessa käytetään nelivaiheista juotosprosessia, jossa jokaisessa vaiheessa keskitytään siirtämään riittävästi lämpöä kokoonpanoon. Tärkeintä on välttää komponenttien ja piirilevyn vaurioituminen kokoonpanon ylikuumenemisen vuoksi. Muussa tapauksessa komponentit voivat murtua ja/tai juotospalloja voi syntyä.

Reflow-juottaminen edellyttää puhdasta piirilevyä ennen kuin sitä voidaan käyttää. Aaltojuottamisessa käytetään liuottimia tai ionivaihdettua vettä piirilevyn puhdistamiseen ennen juottamista. Aaltojuottamiseen liittyy kuitenkin tiettyjä ongelmia, jotka tekevät siitä vähemmän ihanteellisen erilaisiin piirilevysovelluksiin.

Aaltojuottaminen on nopeampaa ja tuottaa luotettavamman juotosliitoksen. Se on kuitenkin monimutkaisempi kuin reflow-juottaminen. Sen monimutkaisuus edellyttää prosessin tarkkaa seurantaa, ja se on altis levyn suunnitteluvirheille. Sillä on kuitenkin etunsa.

Aaltojuottaminen on edullisempaa kuin reflow-juottaminen. Se voi olla nopeampi ja ympäristöystävällisempi, mutta vaatii levyn tarkkaa tarkastelua juottamisen aikana. Vaikka aaltojuottaminen on ympäristöystävällisin vaihtoehto, reflow-juottaminen ei sovellu nopeaan massatuotantoon.

Aikaa vievä prosessi

Reflow-juottamisen ja aaltojuottamisen väliset erot ovat monet, ja voi olla vaikeaa määrittää, mitä menetelmää käyttää, kun hankitaan PCB-kokoonpanopalveluja. Useimmissa tapauksissa valinta riippuu kokoonpanoprosessista ja tarvittavan juotoksen määrästä. Vaikka nämä kaksi prosessia ovat hyvin samankaltaisia, niillä voi olla erillisiä etuja ja haittoja. Esimerkiksi reflow-juotosprosessi on nopeampi ja kustannustehokkaampi, kun taas aaltojuotosprosessi vaatii enemmän aikaa ja vaivaa.

Sekä reflow- että aaltojuotosmenetelmissä käytetään koko säiliötä sulaa juotetta komponenttien kiinnittämiseen piirilevylle. Juotosprosessin aikana tinapalkki kuumennetaan erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Tällöin sula tina nesteytyy. Sitten se pumpataan pumpulla ylöspäin, mikä aiheuttaa juotteen nousun ylöspäin. Kun piirilevy kulkee aallon yli, komponentit juotetaan levylle.

Reflow-juottaminen on suosittu prosessi elektroniikkakomponenttien kokoonpanossa. Sen etuna on, että se ei vaadi liimaa ja pitää komponentit paikoillaan. Aaltojuottamisesta poiketen reflow-juottaminen on edullisempaa ja tarkempaa.

Aaltojuottaminen on vaikeampaa ja aikaa vievämpää kuin reflow-juottaminen, ja se vaatii tarkkaa tarkastusta. Se on myös vähemmän ympäristöystävällinen kuin reflow-juottaminen. Jos aiot kuitenkin koota suuren määrän elektroniikkakomponentteja, aaltojuotos on parempi vaihtoehto.

Kustannukset

Aaltojuottaminen ja reflow-juottaminen ovat kaksi prosessia, joita voidaan käyttää sähköliitäntöihin. Näitä kahta prosessia käytetään pääasiassa elektroniikkateollisuudessa elektronisten komponenttien välisten juotosliitosten luomiseen. Molemmat vaativat kuitenkin paljon asiantuntemusta ja voivat olla kalliita. Varmistaakseen, että prosessi tehdään oikein eikä se aiheuta vahinkoa elektroniikkakomponenteille, ammattilaisen on noudatettava reflow-juottamista koskevia ohjeita.

Sähköliitosten osalta reflow-juottaminen on parempi vaihtoehto kuin aaltojuottaminen. Aaltojuottaminen on monimutkaisempaa ja vaatii huolellista käsittelyä. Reflow-juottaminen on parempi valinta sekakokoonpanoihin. Tämäntyyppisessä juottamisessa levy kuumennetaan korkeampaan lämpötilaan. Prosessi on myös nopeampi, mutta komponentit pysyvät paikoillaan prosessin aikana.

Sekä reflow- että aaltojuottaminen edellyttävät piirilevyn puhdistamista. Aaltojuottamisessa piirilevy puhdistetaan deionisoidulla vedellä tai liuottimilla. Reflow-juottamisessa voi muodostua juotosiltoja. Sekä reflow- että aaltojuottaminen voivat olla kalliita, mutta molemmilla prosesseilla voidaan valmistaa korkealaatuisia elektroniikkakomponentteja.

Reflow-juottaminen vaatii erityisen valvotun ympäristön. Aaltojuottaminen on monimutkaisempaa ja vaatii tarkkaa lämpötilan seurantaa ja aikaa, jonka levy viettää juotosaallossa. Prosessia käytetään usein suurissa sarjoissa, kuten painetuissa piirilevyissä.