Réponse directe
SMD et NSMD décrivent ce qui définit la terre soudable sur un plot BGA. Dans un plot CMS, le masque de soudure recouvre le cuivre et définit le terrain. Dans un plot NSMD, le plot de cuivre définit le terrain et l'ouverture du masque de soudure est plus grande que le cuivre. Ce choix à faible encombrement modifie le mouillage de la soudure, la tolérance du masque, la densité de routage, les résultats d'inspection et le rendement de l'assemblage.
Commencez par le modèle de terrain du fournisseur de packages. Vérifiez ensuite la conception par rapport à la fabrication des PCB et à la capacité d'assemblage SMT. Pour le processus d'assemblage plus large, voir Démystifier les PCB BGA : un aperçu détaillé.
Principes d'ingénierie
Le premier principe est la géométrie des articulations. Les tampons NSMD permettent à la soudure de mouiller le dessus et les parois latérales du tampon en cuivre, ce qui peut créer une forme de joint avec un bon comportement à la fatigue. Les tampons CMS limitent le mouillage à l'ouverture du masque, ce qui peut rendre la zone soudable moins sensible aux variations de gravure du cuivre mais plus dépendante de l'enregistrement et de l'adhésion du masque.
Le deuxième principe est l’empilement des tolérances. L'assemblage BGA à pas fin laisse peu de place à l'erreur. La tolérance de gravure du cuivre, l'enregistrement du masque de soudure, la taille de l'ouverture du pochoir, la libération de la pâte, la précision du placement et l'effondrement par refusion interagissent tous. Un style de pad qui fonctionne sur une hauteur unique peut ne pas être sûr sur une hauteur plus petite.
Tableau de comparaison
| Pad style | Land defined by | Main advantage | Main risk |
|---|---|---|---|
| NSMD | Copper pad edge | Solder wets pad sidewall and geometry is not mask-defined | Needs enough mask clearance and copper spacing |
| SMD | Solder mask opening | Mask can constrain solderable area and protect nearby copper | Mask registration and mask adhesion become critical |
| Mixed style | Package-specific regions | Can solve local routing or thermal constraints | Easy to document poorly and build inconsistently |
Exemple travaillé
Supposons qu'un fournisseur de BGA à pas fin recommande des tampons NSMD avec un diamètre de cuivre et une ouverture de masque spécifiques. Si la bibliothèque de PCB utilise à la place des plots CMS parce qu'un ancien modèle d'empreinte le faisait, le terrain soudable change. Le volume de pâte, l'effondrement de la bille et la forme du joint peuvent ne plus correspondre aux données de qualification du package. La solution correcte n’est pas un réglage de pochoir par essais et erreurs ; il s’agit de restaurer le modèle de terrain recommandé ou d’obtenir l’approbation de l’assemblée en cas de déviation délibérée.
Examen du DFM et du pochoir
Le style des pastilles n'est pas isolé de la conception de la pâte à souder. La réduction de l'ouverture du pochoir, la forme de l'ouverture, l'épaisseur du pochoir et le type de pâte doivent correspondre à la géométrie finale du tampon. Un tampon qui semble correct en cuivre peut échouer si le pochoir dépose trop de pâte pour la hauteur ou trop peu de pâte pour la hauteur d'effondrement.
La qualité du masque de soudure compte également. Pour les tampons NSMD, l’ouverture du masque doit dégager le tampon de cuivre sans exposer le cuivre adjacent. Pour les tampons CMS, le bord du masque doit être durable et enregistré avec précision. Si le masque se déplace, la forme du terrain change. Cela peut entraîner un volume de soudure inégal sur la matrice BGA.
Interactions avec Via-in-Pad et Finish
Les pads BGA sont souvent en concurrence avec le routage d'évacuation. Si la conception utilise via-in-pad, le processus via doit créer une surface plane et soudable avant l'assemblage. Un via ouvert dans les plots SMD ou NSMD peut absorber la soudure et créer des défauts cachés.
La finition de surface doit prendre en charge une planéité à pas fin. ENIG est généralement sélectionné pour les travaux BGA denses car il donne une surface planaire soudable, tandis que HASL peut créer des problèmes de topographie. Comparez les compromis de finition dans ENIG vs OSP vs HASL pour la fabrication de PCB.
Notes d'inspection et de version
L'inspection optique ne permet pas de voir les joints de soudure BGA sous le corps du boîtier. Lorsque le style du tampon change, mettez à jour le plan d'inspection et les critères d'acceptation des rayons X. Voir Inspection AOI et rayons X dans l'assemblage de circuits imprimés pour savoir comment l'inspection des joints cachés s'intègre dans le contrôle qualité de l'assemblage.
Le package de version doit inclure la source d'empreinte du fournisseur du package, le style de pastille, le diamètre de la pastille en cuivre, l'ouverture du masque de soudure, les hypothèses d'ouverture de pâte, les notes sur le via-in-pad et la finition de surface. Si l’un d’entre eux reste implicite, l’assembleur doit le deviner.