BGA封装的【SMD(Solder Mask Defined)】与【NSMD(Non Solder Mask Defined)】焊垫设计对于焊锡能力有什么影响？这两种焊垫又对PCBA的结合力有何影响？

 

二、加大零件脚焊锡的面积

请注意：这里指的是加大零件脚焊锡的面积，而不是增加焊锡量。

建议您请先参考深圳宏力捷之前写的这篇【电子零件焊接强度的观念澄清】文章。

深圳宏力捷必须再强调一次：「焊接强度基本上与焊接的面积成正比」，在不考虑更换锡膏配方及电路板表面处理的前提下，想增强零件焊接强度的要点有二：

 

1、增加零件脚焊锡的接触面积。不是体积喔！

可惜大部分SMD零件的引脚侧壁不是因为成本考量而没有做电镀处理直接裸铜，造成容易氧化吃不上锡，要不然就是电镀处理了，但是脚间距却太小，造成PCB焊垫的设计怕短路无法扩大，以至于焊锡无法完全爬上其侧边并形成完美的弧型。

 

既然焊脚的侧壁爬锡可以增加焊锡面积与焊锡强度，所以很多人就在接地脚(GND)的地方做文章，比如说在板对板连接器(B2B connector)两端的接地片增加圆孔或半圆孔形状，或是将其设计成"U"字型都有机会可以增加其焊锡强度。

 

既然谈到了加大焊锡面积有助增强焊锡强度，就不得不稍微提一下BGA封装在PCB端的SMD/NSMD焊垫设计对焊锡影响的优劣。

请注意不要将这里的【SMD (Solder Mask Defined)焊垫】与【SMD (Surface Mount Device)零件】搞混了喔！

 

假设SMD与NSMD焊垫设计裸露出来的面积是一样的，那么NSMD焊垫的焊接能力应该会比SMD焊垫来得优，之前说过了，这是因为NSMD焊垫在焊锡时会连焊垫的侧壁一起吃到锡，而SMD焊垫则没有侧壁。（NSMD又称为铜箔定义焊垫「Copper Defined pad」）

 

但可别因为这样就急着将所有的BGA焊垫都改成NSMD焊垫设计哦！凡事有利就有弊，这个世界是公平的，即使你看到的SMD及NSMD裸露出来的焊垫表面有一样的大小，但SMD焊垫的尺寸其实比NSMD要来的大上许多（PCB Layout布线的设计而定），因为NSMD的焊垫有一大部分只是被绿漆（Solder-Mask）给覆盖住而已，就因为NSMD的焊垫尺寸比较小，几乎与BGA的锡球一样大而已，所以一旦发生BGA锡球破裂时，经常可见NSMD的焊垫是连着锡球一块被拔起的。
 

就如深圳宏力捷之前说过的，应力会自己寻找结合力最脆弱的地方来宣洩，当焊垫从NSMD改成SMD后，焊锡力也跟着增强之后，焊锡IMC层抵抗应力的能力大过了PCB铜箔附着于基材上的结合力时（SMD焊垫尺寸变小了），破裂的地方就转变成了焊垫与FR4基材之间了。所以深圳宏力捷还是认为，如果想彻底解决BGA破裂的问题，应该还是要朝减少应力作用来进行，才有机会得到最好的改善。

 

所以，结论是NSMD焊垫的吃锡性较SMD焊垫优，而SMD焊垫的焊垫结合力则比NSMD焊垫来得好。

SMD: Solder-Mask-Defined pads（防焊定义焊垫）

NSMD: Non-Solder-Mask-Defined pads，又称为Copper Defined pads（铜箔定义焊垫）

建议延伸阅读：如何设计加强产品的BGA焊垫强度以防止BGA开裂（SolderMask Defined, SMD）

 

2.使用通孔焊脚来取代表面贴焊

其实，电子零件采用表面贴焊(Surface mount)的焊锡强度再怎么改善，其抵抗应力的能力就是那样，想要再增加焊锡强度就只能利用结构设计，将受到的应力传导给其他的机构来承受，而最能立竿见影的就是直接将引脚做成直立的穿孔(Plating Hole)设计，这样就可以将引脚受到的应力再传导给PCB的孔壁来承受，相对的也可以增加焊锡的强度。较常见的作法是将零件的部份焊脚从表面贴焊制程改成通孔焊接，比如Micro-USB连接器的铁框焊脚，它基本上还是走SMT制程，只是部份焊脚采用PIH(Paste-In-Hole)制程，最新的Type-C也有连接器厂商出通孔及表面贴焊混合脚的零件。

 

另外，针对BGA封装零件，可以考虑将导通孔(vias)放置于PCB端的焊垫上，目的就是在焊垫打上铆钉以增强焊垫附着于FR4的强度，这就类似房子打地椿防震的道理类似，不过焊垫上的导通孔一定要电镀填孔，否则BGA的锡球可能会形成孔洞(Void/bubble)问题，严重的话甚至会造成枕头效应(head in pillow)的不良现象。

建议相关阅读：导通孔在垫(Vias-in-pad)的处理原则