SMTP 공정 중 BGA 패드 아래에서 PCB 수지 재료가 갈라지는 이유

PCB 수지 재료의 균열은 갇힌 수분의 존재로 인해 발생합니다. 그 이유는 납땜 온도가 높아 증기압이 증가하기 때문입니다. 또한 기판의 열팽창으로 인해 BGA 패드 사이의 간격이 변하기 때문에 균열이 발생할 수도 있습니다. 이러한 유형의 결함 위험을 완화하기 위해 대체 패드 마감재를 사용하여 인접한 패키지에 대한 열 영향을 줄일 수 있습니다.

갇힌 습기로 인해 PCB 수지 재료에 균열이 발생합니다.

갇힌 수분은 박리, 블리스터링, 금속 이동 등 광범위한 PCB 고장을 일으킬 수 있습니다. 또한 유전율과 손실 계수를 변화시켜 회로 스위칭 속도를 저하시킬 수 있습니다. 또한 습기는 구리 및 BGA 패드를 비롯한 다양한 PCB 기능의 스트레스 수준을 증가시킵니다. 또한 구리 표면의 산화로 이어져 마감재의 습윤성을 떨어뜨릴 수 있습니다. 또한 전기적 단락 및 개방의 발생을 증가시킬 수 있습니다. PCB 제조에는 물을 사용하는 여러 단계가 포함되기 때문에 이는 특히 문제가 됩니다.

SMT 공정 중에 수분이 유입되면 PCB 수지 재료에 균열이 생길 수 있습니다. 이 때문에 PCB 제조업체는 솔더 마스크 개구부의 크기에 주의를 기울여야 합니다. 크기는 원하는 면적보다 작아야 합니다. SMD의 패드 면적이 너무 크면 솔더 볼의 라우팅이 어려워집니다.

리플로우 납땜 온도가 증기압을 증가시킵니다.

다양한 요인이 BGA 납땜 중 패키지 휨에 영향을 미칠 수 있습니다. 여기에는 우선 가열, 그림자 효과, 반사율이 높은 표면 등이 포함됩니다. 다행히 강제 대류 리플로우 공정은 이러한 영향을 줄일 수 있습니다.

리플로우 온도가 높으면 솔더 범프가 열화될 수 있습니다. 온도가 상승하면 솔더 조인트 높이가 감소하여 솔더 범프의 원래 높이보다 작은 솔더 스탠드오프가 발생할 수 있습니다.

부착 패드의 모양도 솔더 조인트의 견고성을 결정하는 중요한 요소입니다. 작은 패드보다 크고 넓은 패드를 사용하는 것이 좋습니다. 면적이 넓어지면 균열이 발생할 가능성이 높아집니다.

점착성 플럭스로 인접 패키지에 대한 열 영향 감소

점착성 플럭스는 칩 스케일 및 플립 칩 패키지 조립 시 사용되는 열경화성 재료입니다. 이 재료는 반응성 화학 물질로 구성되어 있으며 리플로우 가열 중에 언더필 재료에 용해됩니다. 일단 경화되면 점착성 플럭스는 최종 패키지의 그물망 구조의 일부가 됩니다.

화학적 습윤제인 플럭스는 용융 땜납의 표면 장력을 감소시켜 더 자유롭게 흐르도록 함으로써 납땜 공정을 용이하게 합니다. 딥핑, 인쇄 또는 핀 전사 방식으로 도포할 수 있습니다. 대부분의 경우 에폭시 언더필과 호환됩니다. 이를 통해 SMT 공정 중 인접한 패키지의 열 영향을 줄일 수 있습니다.

점착성 플럭스를 사용하면 납땜 중 인접한 패키지에 미치는 열 영향을 줄일 수 있습니다. 하지만 이 방법에는 한계가 있습니다. 여러 가지 요인으로 인해 플럭스가 실패할 수 있습니다. 플럭스의 불순물은 납땜 공정을 방해하여 납땜 조인트를 약하게 만들 수 있습니다. 또한 납땜 전에 솔더 페이스트를 적절히 세척하려면 고가의 장비가 필요합니다.

대체 패드 마감재

PCB의 균열 전파 거동은 사용된 패드 마감에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 개발되었습니다. 이러한 방법 중 하나는 유기 납땜성 보존제를 사용하는 것입니다. 이 방부제는 패드 산화를 방지하는 데 효과적입니다. 또한 솔더 조인트 품질을 유지하는 데 도움이 됩니다.

패드 지오메트리는 보드의 강성을 정의합니다. 또한 솔더 마스크의 개구부도 정의합니다. 기판의 두께와 각 레이어를 만드는 데 사용되는 재료는 기판의 강성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 패드 대 디바이스 비율은 1:1이 최적입니다.

PCB 수지 재료 균열을 특성화하는 테스트 방법

SMTP 공정 중 PCB 수지 재료의 성능을 특성화하기 위해 다양한 테스트 방법을 사용할 수 있습니다. 여기에는 전기적 특성 분석, 비파괴 방법 및 물리적 특성 테스트가 포함됩니다. 경우에 따라 이러한 테스트의 조합을 사용하여 패드 크레이터를 감지할 수도 있습니다.

크랙을 식별하는 한 가지 테스트 방법은 핀 사이의 거리를 측정하는 것입니다. 일반적으로 주변 장치 패키지의 경우 0.004인치, BGA 패키지의 경우 0.008인치가 허용됩니다. PCB 수지 소재를 특성화하는 또 다른 테스트 방법은 열팽창 계수를 측정하는 것입니다. 열팽창 계수는 섭씨 섭씨로 표시됩니다.

또 다른 방법은 플립 칩 기술입니다. 이 공정을 통해 고밀도 플립 칩 BGA 기판을 제작할 수 있습니다. 고급 IC 패키징에 널리 사용됩니다. 플립 칩 공정은 납땜성을 위해 균일하고 불순물이 없는 고품질 마감 처리가 필요합니다. 이는 일반적으로 구리 패드 위에 무전해 니켈 도금과 얇은 침지 금 층을 통해 달성됩니다. ENIG 층의 두께는 PCB 어셈블리의 수명에 따라 다르지만 일반적으로 니켈의 경우 약 5㎛, 금의 경우 0.05㎛입니다.