錫裂不一定是SMT制程問題，只是應力大于結合力的必然結果

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錫裂不一定是SMT制程問題，只是應力大于結合力的必然結果

其實已經不是一兩次被這樣質疑了，我們家的RD，尤其是新進的RD，似乎每次只要一碰到電路板組裝(Printed Circuit Board Assembly, PCBA)上有電子零件掉落或是焊錫破裂的問題，第一個反應就是先跑來質疑我們SMT組裝工廠的焊錫一定有問題，而且還會很大聲的要求并希望工廠可以增加錫膏量來增加焊錫強度。這真的是夠了！

首先要澄清一件事，「焊錫強度基本上應該與焊接的面積成正比」，若是想增加焊錫強度不是一味的增加焊錫量就可以，而是要增加零件腳的焊錫面積，在PCB焊墊表面處理、焊墊大小或零件焊腳形狀不改變的原則下，僅增加錫膏量是很難增加焊錫強度的，【深圳中科智慧】之前就已經有撰文說明過這個觀念，這里不再贅述，詳細請參考「PCBA大講堂：電子零件焊接強度的觀念澄清」一文，而判斷焊錫焊接得好不好（吃錫吃得好不好），基本上只要拿去做切片后檢查其IMC的生長分布得是否均勻就可以知道了，如果IMC沒有問題，那么再如何要求SMT工廠增加焊錫量都無濟于事。

如果你還不知道IMC是什么？

建議你先看看這篇文章以了解【PCB焊接強度與IMC的關系】。

其實，已經焊錫好的電子零件之所以會掉落或發生錫裂，其主要原因應該可以歸結為：

【應力(stress) > 結合力(bonding-force)】，

電子零件因為受到應力作用，然后從結合力最脆弱的地方開始依序裂開。而「焊錫強度」只是整個「結合力(bonding-force)」的其中一環而已。

如果想要徹底解決零件掉落的問題就必須從下面幾個面向著手改善：

▪　增加PCBA的結合力。

加大焊墊/焊盤的尺寸，可以考慮更改「NSMD焊墊」為「SMD焊墊」，并在焊墊上設計via并電鍍塞孔（打地樁）。

▪　增加零件對應力的抵抗能力。

BGA封裝的四個角落是錫球最容易發生焊錫破裂處，因為受到的應力最大，BGA設計時可以考慮在四個角落設計沒有功能訊號的假球(Dummy-ball)，可以起到保護四個角落焊點的目的。

▪　透過機構設計降低應力對電路板變形之影響。

可以考慮透過機構設計來頂住電路板容易變形的地方以減輕其彎曲量，也可以增強機構的剛性以防止其變形。

這里有一個觀念【深圳中科智慧】必須再強調一次，當電路板(PCB)設計完成后，組裝板(PCBA)焊錫的結合力基本上也就大致固定下來了，但是應力(Stress)卻是個可變因素，因為應力的來源無法完全受控，比如說產品震動或是不小心摔落地面…等因素，這也說明為何明明吃錫狀態不變，但有些產品就是會發生零件掉落或錫裂，但有些產品則不會，因為它們受到了不同應力的作用，當焊錫的強度不足以抵抗應力時就會發生斷裂。

正常來說，產品設計時應該要有安全系數的觀念，【深圳中科智慧】個人建議安全系數至少要有1.2～1.5以上，也就是說產品設計所能承受的應力一定要高于預估應力的1.2～1.5倍以上，因為你永遠不知道產品真正使用時所承受的應力是多少，而且電子零件使用一段時間后其焊接強度也會逐漸劣化變脆，降低其抵抗應力的能力。

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