了解SMT加工过程中BGA焊盘下PCB树脂材料开裂的原因

在产品切换到无铅工艺后，当PCB板经受机械应力测试（例如冲击和振动）时，焊盘下方的基板开裂显着增加。直接导致两种类型的故障：当表面贴装，BGA焊盘和导线断裂或两根导线有电位差时，在板上“建立”金属迁移通道，如图9-19和图9-20所示分别。

（1）无铅焊料的硬度变高在指定的应变水平下，传递到PCB焊盘界面的应力更大。

（2）PCB从熔融焊料到固化焊料的温差ΔT变大，导致CTE更不匹配在PCB和元件之间的X/Y平面上，焊点上的应力更大。

（3）高Tg材料（Tg> 150°C）更脆。

这三个条件可能导致基材开裂增加。

PCB表面树脂开裂发生在手机板上，如图9-21所示。

高Tg FR4材料更易受垫剥落的影响当其他因素得到修复时，重新使用标准Tg FR4材料。因此，最好在无铅工艺中使用中间Tg FR4材料。

产品切换后对于无铅，BGA焊点机械冲击试验的主要失效模式是铅焊点与无铅焊点的BGA，因为无铅焊点本身的刚性和较高的装配温度。焊盘下面的PCB表面树脂开裂，铅焊点的应变电阻和无铅焊点如图9-22所示。

用于剥离剥离的高Tg材料标准Tg材料的最大拉伸力的比较如图9-23所示。

在一些公司改为无铅后，几个PCB次表面树脂开裂事件发生了，表明使用大尺寸BGA时无铅变化存在风险。

为了避免在无铅焊接过程中PCB的分层，需要增加Td。一般来说，Dicy（双氰胺）固化剂极性极易吸收普通FR-4水，用作PN，不易吸收水（酚醛树脂）固化剂的含量从Dicy的5％增加到25％Wt，但同时增加了Z方向的CTE。为了降低Z方向的CTE，20％的SiO2是结果是增加了T，同时增加了PCB的刚性，降低了韧性，或者使PCB变脆。