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現代の電子機器はボール グリッド アレイ技術を使用しています (BGA) 高い効率とパフォーマンスを実現します。この投稿では、PCB 機能を最適化するために重要な、BGA デザインにおける SMD パッドと NSMD パッドの違いについて説明します。
以下に、ソルダー マスク定義 (SMD) パッド タイプと非ソルダー マスク定義 (NSMD) パッド タイプの主な違いをまとめた表を示します。
| 特徴 | SMDパッドタイプ | NSMDパッドタイプ |
|---|---|---|
| はんだマスク開口部とパッドの比較 | はんだマスクの開口部は金属パッドよりも小さいです。 | はんだマスクの開口部は金属パッドよりも大きいです。 |
| パッドのカバー範囲 | はんだマスクは金属パッドの端に重なっています。 | はんだマスクはパッドと重なりません。パッド全体が露出します。 |
| Advantages | アンダーフィルの問題を最小限に抑える はんだこぼれを防止 | ボードレベルの機械的パフォーマンスを強化 はんだの流れによる強力なはんだ接合 |
| 申し込み | 表面実装アセンブリの精度とアンダーフィルの問題を最小限に抑えるために推奨 | 機械的強度と熱的信頼性の向上が必要な用途に最適 |
| はんだ接合特性 | はんだブリッジのリスクを軽減し、より正確なはんだ接合を実現 | パッド周囲のはんだの流れが増加するため、機械的結合が強化されます。 |
はんだマスクが定義されており、はんだマスクのオープン領域よりも大きな銅パッド サイズがあります。つまり、はんだマスクが銅パッドを覆い、その開いた寸法がはんだ付けパッドのサイズを定義します。
SMD パッド設計により、PCB 上の銅パッドの接合強度が向上します。また、SMD の銅パッド サイズが NSMD よりも大きいため、BGA の接合強度も向上します。銅のサイズが大きいほど、PCB の接合強度は大きくなります。
SMD パッド設計は、落下衝撃試験に耐える優れた性能を備えています。が提供したデータによると、 PCBサプライヤーNSMD パッド設計と比較して、PCB に接着されたパッドの強度が 53% 向上しています。
はんだ付け強度の低下: SMD パッドの設計により、はんだ付け強度が低下します。 戦士の表情 高温リフロー段階で寸法が拡大し、はんだ付けサイズが小さくなります。
不十分な公差制御：公差管理が不十分なため、ソルダーマスク印刷がずれます。これにより、BGA ボールと PCB 上のパッドの間に位置の不一致が発生します。深刻なケースでは、PCB のはんだパッドの寸法に影響を与える場合があります。
トレースレイアウトの難しさ: SMD パッド設計では、パッド サイズが大きくなるとパッド間のスペースが狭くなるため、パッド間のトレース レイアウトがより困難になります。
NSMD (非ソルダーマスク定義) は、銅定義パッド設計とも呼ばれ、はんだマスクの穴より小さい銅パッドを特徴としています。この設計では、銅パッドを覆わずにギャップ全体を露出させます。このアプローチは、SMD とは対照的に、マスクではなく銅自体に基づいてパッド サイズを決定するため、はんだ付けの精度と接続強度において明確な利点が得られます。
良好なはんだ付け性: はんだ付けエリアは銅パッドの表面だけでなく、銅パッドの周囲の側面も含まれます。
正確なパッドのサイズと位置の制御: PCB サプライヤーは、はんだ付けパッドのサイズと NSMD の位置を簡単に制御できます。銅パッドは光学露光技術によって登録されており、より正確な技術であるためです。
トレースレイアウトの柔軟性の向上: NSMD (非ソルダーマスク定義) パッド設計では、銅パッドのサイズが小さいため、SMD (ソルダーマスク定義) パッドよりもトレースのレイアウトが簡単になります。
機械的強度の低下: NSMD パッドのサイズが小さくなると、はんだ取り付け領域が減少する可能性があり、PCB 上のコンポーネントの機械的結合強度が低下する可能性があります。たとえば、落下衝撃テスト中に BGA ボールに亀裂が入るなどです。
アンダーフィル接着剤の問題: 多くの企業は、BGA の接合強度を高めるためにアンダーフィル接着剤を塗布しています。アンダーフィルプロセスは製造コストを増加させ、材料と労働力を無駄にします。アンダーフィルにより接着剤が BGA の下に固定されるため、修理が困難になります。
PCB 設計における BGA パッケージ用の SMD パッドと NSMD パッドの選択には、特定の設計要件を満たし、性能を向上させ、信頼性を確保するためのいくつかの要素を評価することが含まれます。この決定を下すのに役立つ焦点を絞ったガイドは次のとおりです。
フレックスボード、曲がったり曲がったりしやすい小型デバイス (0402 より小さい) では、SMD (ソルダー マスク定義) パッド設計を使用することが有益です。はんだマスクはパッドの境界を定義するのに役立ち、はんだ接合部に追加の機械的強度を提供します。これは、フレックス基板の耐久性と小型コンポーネントの接続の信頼性にとって重要です。
NSMD (Non-Solder Mask Defined) パッドは、設計がシンプルであり、はんだ付け用に露出される銅領域が大きいため、大型コンポーネントに適しています。このより広い面積により、電気接続と熱放散が向上します。これは、大型コンポーネントのパフォーマンスにとって重要な要素です。
BGA 設計では、混合アプローチが効果的です。機能ピンは、堅牢な電気接続を必要とし、機械的強度の向上による潜在的なメリットが得られるため、SMD 設計を使用できます。固定ピンは、同レベルの電気的性能を必要とせず、はんだ付けが容易で熱放散が優れているという利点があるため、NSMD 設計を利用できます。この混合戦略は、両方のパッド タイプの長所を活用して、回路内の BGA コンポーネントのパフォーマンスと信頼性を最適化します。
| 基準 | SMD フットプリントを推奨 | NSMD フットプリント スーツ |
|---|---|---|
| BGA パッケージのピッチ | ファインピッチBGAパッケージ ≤ 0.8mm ピッチ ≤ 0.5mm の小型 BGA | >1mmピッチの低密度BGAパッケージ |
| 小包のサイズ | ピン数が多いパッケージ | 15mm x 15mmを超える大きなパッケージサイズ |
| アプリケーションスペースの制約 | スペースが重要なポータブル家電製品 | - |
| プロセス許容誤差 | - | より大きなプロセス公差が必要な自動車グレードの部品 |
| はんだ付け要件 | - | 十分な量のはんだを得るためにドッグボーン パッドが必要なコーナー ボールのケース |
| PCB 設計の複雑さ | - | 配線層が少なく、パッド間隔がそれほど重要ではないボード |
| はんだボイドのリスク | - | はんだボイドのリスクを最小限に抑える必要がある用途 |
SMD パッドと NSMD パッドの違いを理解することは BGA 設計にとって重要であり、信頼性とパフォーマンスに影響します。適切なパッド タイプを選択すると、PCB の機能が最適化されます。専門家の PCB 設計サポートについては、VictoryPCB までお問い合わせください。 sales@victorypcb.com、喜んでお手伝いさせていただきます。
