Motivi della fessurazione del materiale resinoso del PCB sotto i pad BGA durante l'elaborazione SMTP

La fessurazione del materiale resinoso dei PCB si verifica a causa della presenza di umidità intrappolata. Il motivo è l'elevata temperatura di saldatura che provoca un aumento della pressione del vapore. Le crepe possono verificarsi anche perché l'espansione termica della scheda causa la variazione della spaziatura tra le piazzole BGA. Per ridurre il rischio di questo tipo di guasto, è possibile utilizzare finiture alternative per le piazzole, che riducono l'impatto termico sui pacchetti adiacenti.

L'umidità intrappolata provoca crepe nel materiale della resina per pcb

L'umidità intrappolata può causare un'ampia gamma di guasti ai PCB, tra cui delaminazione, formazione di bolle e migrazione del metallo. Può anche modificare la costante dielettrica e il fattore di dissipazione, riducendo la velocità di commutazione dei circuiti. L'umidità aumenta anche i livelli di stress in vari elementi del PCB, compresi i pad in rame e bga. Può anche portare all'ossidazione delle superfici di rame, riducendo la bagnabilità delle finiture. Inoltre, può aumentare il verificarsi di cortocircuiti e aperture elettriche. Questo è particolarmente problematico perché la fabbricazione dei circuiti stampati prevede molte fasi che implicano l'uso dell'acqua.

Durante la lavorazione dei circuiti stampati, l'umidità intrappolata può provocare crepe nel materiale resinoso del PCB. Per questo motivo, i produttori di PCB devono prestare attenzione alle dimensioni dell'apertura della maschera di saldatura. Le dimensioni devono essere inferiori all'area di massa desiderata. Se l'area della piazzola dell'SMD è troppo grande, sarà difficile far passare la sfera di saldatura.

Le temperature di saldatura a riflusso aumentano la pressione del vapore

Vari fattori possono influenzare la deformazione del pacchetto durante la saldatura BGA. Tra questi, il riscaldamento preferenziale, gli effetti ombra e le superfici altamente riflettenti. Fortunatamente, i processi di riflusso a convezione forzata possono ridurre questi effetti.

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.