电路板零件掉落或锡裂的原因分析

很多电子加工厂的朋友经常在问：到底BGA要如何设计才可以加强并改善其强度以防止BGA开裂(crack)？因为有客户抱怨电路板有BGA开裂问题，公司就必须要有人为此负责。

其实最该负责的不就是这些高层吗？既要求产品设计要轻又要薄，还要求要赶进度，把原本十二个月的新产品周期缩短为九个月，现在又压缩为六个月，而且ID还一直变来变去，进度(Schedule)不能延后，又要产品设计出来完美无缺，这群工程师们就只能卖命、卖肝，人人自危，这公司文化怎么变成了这个样子？

在开始探讨这个议题之前我们得要先了解BGA为何会裂开？先撇开制造的问题，假设所有的BGA锡球都焊接良好、IMC生成良好，但还是发生BGA裂开，其最主要原因应该就是应力(Stress)了，之所以这么断定，因为分析过得所有产品，电路板上零件掉落或开裂问题几乎都与应力有绝对关系。

电路板零件掉落或锡裂的应力(stress)来源有下列几种：

1.应力来自内部潜变产生

比如说电路板或BGA封装经reflow高温时的变形，应力会一直释放到达一个平衡点才会停止，这个平衡点也有可能就是锡球裂开的时候。

2.应力来自外部的撞击或施压

以手机为例，最可能的外部应力就是就在口袋内受力弯曲（iPhone6 plus弯曲门事件），或是因为不小心掉落地上所造成的冲击。

3.应力来自环境温度变化所产生的热胀冷缩现象

有些地区在冬天的时候室外结冰，当产品从室内有暖气的环境移动到室外就会发生激烈的温度变化；在热带地区，室内有冷气，从室内走到室外就会发生温度的巨大改变，更别说不小心或是故意把产品放在汽车内了，白天晒太阳温度升高，夜晚温度急速下降。 温度之所以重要还关系到不同的材料会有不同的膨胀系数，电路板板材的膨胀系数肯定与锡球(solder ball)不同，而且与BGA封装的材质也不同，试想一般的道路桥梁都会设计「伸缩缝」来降材料低热胀冷缩的风险，但是电子材料似乎只能尽量找膨胀系数比较小的材质。