SMD vs NSMD : quelles sont les différences dans la conception des pads BGA
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Auteur : Editeur du site
Heure de publication: 2024-03-25
Origine: site
L'électronique moderne utilise la technologie Ball Grid Array (BGA) pour sa haute efficacité et ses performances. Cet article traite des différences entre les plots SMD et NSMD dans les conceptions BGA qui sont importantes pour optimiser la fonctionnalité des PCB.
Différence entre les types de plots SMD et NSMD
Voici un tableau résumant les principales différences entre les types de pads avec masque de soudure défini (SMD) et sans masque de soudure défini (NSMD) :
| Fonctionnalité | Type de tampon CMS | Type de tampon NSMD |
|---|
| Ouverture du masque de soudure par rapport au tampon | L'ouverture du masque de soudure est plus petite que la pastille métallique. | L'ouverture du masque de soudure est plus grande que la pastille métallique. |
| Couverture du tampon | Le masque de soudure recouvre les bords de la pastille métallique. | Le masque de soudure ne chevauche pas le tampon ; le tampon entier est exposé. |
| Avantages | Minimise les problèmes de sous-remplissage
Empêche les déversements de soudure | Améliore les performances mécaniques au niveau de la carte
Liaison de soudure plus forte grâce au flux de soudure |
| Application | Préféré pour la précision et les problèmes de sous-remplissage minimes dans les assemblages à montage en surface | Préféré pour les applications nécessitant une résistance mécanique et une fiabilité thermique améliorées |
| Caractéristiques des joints de soudure | Joints de soudure plus précis avec risque réduit de pontage de soudure | Liaison mécanique plus forte grâce à un flux de soudure accru autour du tampon |
Qu'est-ce qu'un tampon CMS ?
Le masque de soudure défini a une taille de tampon de cuivre plus grande que la zone ouverte du masque de soudure. Cela signifie que le masque de soudure recouvre le plot de cuivre et que sa dimension ouverte définira la taille du plot de soudure.
Les avantages de la conception des plots CMS sont :
La conception des plots CMS offre une meilleure force de liaison des plots de cuivre sur les PCB. Cela améliore également la force de liaison BGA car la taille des plots de cuivre du SMD est plus grande que celle du NSMD. Plus la taille du cuivre est grande, plus la force de liaison du PCB est grande.
La conception des tampons SMD offre de meilleures performances pour survivre au test de chute d'impact. Selon les données fournies par le Fournisseur de PCB, il y a une amélioration de 53 % de la résistance des plots collés sur le PCB par rapport aux conceptions de plots NSMD.
Les inconvénients du SMD sont :
Résistance de soudure inférieure: La conception des plots CMS réduira la force de soudure car le masque de soudure augmentera sa dimension et réduira la taille de la soudure pendant l'étape de refusion à haute température.
Mauvais contrôle de la tolérance: L'impression du masque de soudure se décalera en raison d'un mauvais contrôle des tolérances. Cela entraînera une différence de position entre la bille BGA et le tampon sur le PCB. Certains cas graves affecteront la dimension du plot de soudure sur le PCB.
Difficultés de mise en page des traces: La disposition des traces est plus difficile entre les plots pour la conception des plots CMS car la plus grande taille des plots réduit l'espace entre les plots.
Qu'est-ce qu'un tampon NSMD ?
NSMD, ou Non-Solder Mask Defined, également appelé Copper Defined Pad Design, comporte une pastille de cuivre plus petite que le trou du masque de soudure. La conception expose la totalité du tampon de cuivre en ne le recouvrant pas, laissant un espace. Cette approche, contrairement au CMS, base la taille du plot sur le cuivre lui-même, et non sur le masque, offrant un net avantage en termes de précision de soudure et de résistance de connexion.
Les avantages de la conception des électrodes NSMD sont :
Bonne soudabilité: La zone de soudure n'est pas seulement la surface de la pastille de cuivre mais également le côté environnant de la pastille de cuivre.
Contrôle précis de la taille et de l'emplacement du pad : Les fournisseurs de PCB contrôleront facilement la taille du plot de soudure et l'emplacement du NSMD. Parce que le tampon en cuivre est enregistré par une compétence d'exposition optique et qu'il s'agit d'une technologie plus précise.
Flexibilité améliorée de la disposition des traces: Les conceptions de plots NSMD (Non-Solder Mask Defined) peuvent rendre la disposition des traces plus facile que les plots SMD (Solder Mask Defined) en raison de la plus petite taille des plots de cuivre dans les conceptions NSMD.
Les inconvénients du NSMD sont :
Résistance mécanique réduite : La taille plus petite des plots NSMD peut réduire la zone de fixation des soudures, ce qui peut potentiellement diminuer la résistance de liaison mécanique des composants sur le PCB (par exemple, une bille BGA se fissure lors du test de chute par impact).
Problèmes avec la colle sous-remplie : De nombreuses entreprises appliquent de la colle de remplissage pour améliorer la résistance de leur liaison BGA. Le processus de sous-remplissage augmente les coûts de fabrication et gaspille du matériel et de la main d’œuvre. Le sous-remplissage rend la réparation difficile puisque la colle se fixe sous le BGA.
Choisir entre les pads SMD et NSMD
Le choix entre les plots SMD et NSMD pour les boîtiers BGA dans la conception de circuits imprimés implique d'évaluer plusieurs facteurs pour répondre aux exigences de conception spécifiques, améliorer les performances et garantir la fiabilité. Voici un guide ciblé pour vous aider à prendre cette décision :
Cartes flexibles et petits appareils
Pour planches flexibles, qui sont sujets à la flexion et à la flexion, et aux petits appareils (inférieurs à 0402), l'utilisation de conceptions de plots SMD (Solder Mask Defined) est bénéfique. Le masque de soudure aide à définir les limites des plages, fournissant ainsi une résistance mécanique supplémentaire aux joints de soudure, ce qui est crucial pour la durabilité des cartes flexibles et la fiabilité des connexions sur les petits composants.
Composants plus gros
Les tampons NSMD (Non-Solder Mask Defined) sont préférés pour les composants plus gros en raison de leur conception plus simple et de la plus grande zone de cuivre exposée pour le soudage. Cette zone plus grande peut améliorer la connexion électrique et la dissipation thermique, qui sont des facteurs importants pour les performances des composants plus grands.
BGA (Ball Grid Arrays)
Une approche mixte peut être efficace dans les conceptions BGA. Les broches fonctionnelles, qui nécessitent des connexions électriques robustes et bénéficient potentiellement d'une résistance mécanique supplémentaire, peuvent utiliser des conceptions CMS. Les broches fixes, qui peuvent ne pas nécessiter le même niveau de performances électriques et bénéficier d'une soudure plus facile et d'une meilleure dissipation thermique, peuvent utiliser les conceptions NSMD. Cette stratégie mixte exploite les atouts des deux types de plots pour optimiser les performances et la fiabilité des composants BGA dans le circuit.
| Critères | Empreintes CMS préférées | Combinaison d'empreintes de pas NSMD |
|---|
| Présentation du package BGA | Boîtiers BGA à pas fin ≤ 0.8 mm
Petits BGA avec pas ≤ 0.5 mm | Boîtiers BGA de faible densité avec un pas > 1 mm |
| Taille du paquet | Packages avec un nombre élevé de broches | Tailles d'emballage plus grandes au-dessus de 15 mm x 15 mm |
| Contraintes d'espace d'application | Appareils électroniques grand public portables où l’espace est critique | - |
| Tolérances de processus | - | Pièces de qualité automobile nécessitant des tolérances de processus plus élevées |
| Exigences de soudure | - | Cas de boule d'angle nécessitant des coussinets en forme de dogbone pour un volume de soudure suffisant |
| Complexité de la conception des PCB | - | Cartes avec moins de couches de routage où l'espacement des pads est moins critique |
| Risques d'annulation de soudure | - | Applications où les risques de vides de soudure doivent être minimisés |
En conclusion
Comprendre les différences entre les plots SMD et NSMD est crucial pour la conception des BGA, car cela affecte la fiabilité et les performances. Choisir le bon type de pad garantit une fonctionnalité optimale du PCB. Pour une assistance experte en conception de PCB, contactez VictoryPCB via sales@victorypcb.com, nous serons heureux de vous aider.
