你知道什么是SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)？SMD與NSMD有何區(qū)別呢？SMD與NSMD又有何優(yōu)缺點(diǎn)？它們的使用時(shí)機(jī)又在那里？
可能很多人會(huì)說自己在PCBA電子業(yè)，有聽說過SMD(Surface Mount Device)電子零件，但不知道什么是NSMD。其實(shí)這里所說的SMD與NSMD指的是在電路板上面看到的銅箔焊墊或焊盤的裸露方式（pad layout design），這個(gè)在以前根本就不會(huì)有人在意的PCB焊盤設(shè)計(jì)上的小細(xì)節(jié)，在電子零件越做越小且焊點(diǎn)也越來小的趨勢下反而顯得越來越重要。
那到底什么是SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊墊設(shè)計(jì)？
現(xiàn)今的PCB焊墊/焊盤(pad)與線路(trace)基本上都是使用銅箔來制作的，但我們在設(shè)計(jì)PCB時(shí)并不會(huì)將所有的銅箔都給裸露出來，而只會(huì)露出需要接觸或是焊接的焊墊，以避免日后使用上可能的潮濕短路或其他問題，這個(gè)時(shí)候我們一般會(huì)使用所謂的「防焊綠油(Solder-Mask)」來覆蓋住不需要裸露出來的銅箔，所以防焊油印刷的位置精度與能力相對于小焊墊就變得相當(dāng)重要。
什么是SMD (Solder Mask Defined)，防焊限定焊墊
SMD（Solder-Mask Defined Pad Design，防焊限定焊墊設(shè)計(jì)）就是使用solder-mask(綠漆/綠油)覆蓋于較大面積的銅箔上，然后在綠漆的開口處(綠漆沒有覆蓋)的地方裸露出銅箔來形成焊墊(pad)的稱謂。因?yàn)檫@種焊墊的尺寸會(huì)取決于綠油開孔的大小，所以才會(huì)說是防焊限定焊墊。
什么是 NSMD (Non-Solder Mask Defined)，非防焊限定焊墊，銅箔獨(dú)立焊墊
而NSMD（Non-Solder Mask Defined Pad Design，非防焊限定焊墊設(shè)計(jì)）又稱為 Copper Defined Pad Design（銅箔獨(dú)立焊墊設(shè)計(jì)）則是把銅箔設(shè)計(jì)得比防焊綠油的開孔還要小，有點(diǎn)類似湖中島，這樣設(shè)計(jì)的焊墊大小基本上取決于銅箔的尺寸，因此稱之為獨(dú)立銅箔焊墊，也稱非防焊限定焊墊。
那SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊墊設(shè)計(jì)有何優(yōu)缺點(diǎn)？有沒有說那一種焊墊設(shè)計(jì)比較好？比較可能解決BGA錫球破裂的問題？
嗯！會(huì)這樣問或是有這樣疑問的朋友應(yīng)該都是公司內(nèi)有人要求或是遇到了零件焊錫破裂或掉件問題，特別是BGA的錫球破裂問題。
深圳宏力捷電子可以很明確的告訴大家，沒有那一種焊墊設(shè)計(jì)是可以100％徹底解決BGA錫球破裂問題的，如果想徹底解決BGA錫球破裂問題得從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)下手，深圳宏力捷電子知道很多RD都只想靠焊墊設(shè)計(jì)或是加強(qiáng)焊錫強(qiáng)度來解決BGA錫裂，深圳宏力捷電子的公司也確實(shí)試過了很多種，但效果都很有限，最后幾乎都還是靠著機(jī)構(gòu)改善應(yīng)力影響而得到改善。
SMD與NSMD這兩種焊墊設(shè)計(jì)其實(shí)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，對于焊錫強(qiáng)度、焊墊與PCB的結(jié)合力也更有勝場，所以真的不能說那一種焊墊設(shè)計(jì)比較好。在做比較前，我們先假設(shè)SMD與NSMD焊墊設(shè)計(jì)的面積是一樣大的，這樣比較才有意義。
SMD的優(yōu)點(diǎn)：
SMD焊墊的實(shí)際銅箔尺寸相對NSMD要來得大，而且焊墊的周圍也會(huì)使用防焊油覆蓋壓住，所以焊墊與FR4的結(jié)合強(qiáng)度相對來說就比較好，在維修或是重工的時(shí)候，焊盤也比較不易因?yàn)榉锤驳募訜岫撀洹?/span>
SMD的缺點(diǎn)：
SMD焊墊的焊錫強(qiáng)度會(huì)相對比較差。這是因?yàn)槠湎鄬Τ藻a面積變小了，而且SMD焊墊的周圍壓著防焊油，這些防焊油在流經(jīng)回焊高溫時(shí)發(fā)生熱脹冷縮，也會(huì)影響到焊錫與綠漆交界處的吃錫效果。
受到應(yīng)力影響時(shí)容易從焊墊的表面破裂。
NSMD的優(yōu)點(diǎn)：
因?yàn)镹SMD的焊墊為獨(dú)立銅箔，在焊錫時(shí)除了銅箔的正面會(huì)吃錫外，連銅箔周圍的垂直側(cè)面都可以吃到錫，相對來說NSMD的吃錫面積就比較大，所以焊錫強(qiáng)度也就相對的比較好。
NSMD的銅箔實(shí)際面積相對來說比較小，layout工程師在走線(trace)也比較容易布線，因?yàn)楹笁|尺寸相對比較小，trace可以輕易的通過BGA的焊墊與焊墊之間。
NSMD的缺點(diǎn)：
焊墊與FR4的結(jié)合力較差，因?yàn)槠鋵?shí)際銅箔的面積較小，維修、重工時(shí)焊盤比較容易因?yàn)榉锤布訜岫撀洹?/span>
受到應(yīng)力影響時(shí)，容易從將整個(gè)焊墊拉起。
助焊劑、錫珠較容易殘留于未被綠漆覆蓋住的區(qū)域。
SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊墊設(shè)計(jì)的使用時(shí)機(jī)為何？
SMD設(shè)計(jì)的焊墊形狀一般會(huì)比較完整，因?yàn)樗^不受線路(trace)走線的影響，建議small chip小零件與細(xì)間腳的焊墊要采用SMD設(shè)計(jì)上，如0402以下的電阻(resister)、電容(capacitor)、電感(inductor)、二極體(TVS diode)等零件，強(qiáng)烈建議0201及01005必須采用SMD焊墊設(shè)計(jì)。
深圳宏力捷電子之所以說這類細(xì)小零件較不建議采用NSMD，是因?yàn)榇蟛糠值暮笁|都會(huì)設(shè)計(jì)走線來將焊墊與其他的線路連接在一起，這就類似之前舉例的湖中島需要有橋梁連接，這樣才能有電子訊號連通，想像一下一座橋的寬度如果佔(zhàn)據(jù)了湖中島1/4～1/5的圓周面積時(shí)，這些橋梁可以視為走線的銅箔，這樣子湖中島(焊墊)的形狀是不是就變形了，而且大部分的焊墊的走線都是一進(jìn)一出，最多可能還有一個(gè)焊墊連接3～4走線的，這樣的焊墊幾乎就變成SMD，設(shè)計(jì)時(shí)PCB的布線工程師可不會(huì)想那么多，防焊的開口一樣會(huì)開的比較大，這樣就會(huì)造成同一顆零件兩端焊點(diǎn)上的焊墊尺寸變得不一大，chip兩端焊墊不一樣大會(huì)怎樣？焊錫的量會(huì)不一樣，容易發(fā)生墓碑現(xiàn)象(Tombstone)。
其他0603以上尺寸的chip采用SMD或NSMD對焊錫造成的影響其實(shí)關(guān)係就不是那么大了，不過如果可以盡量考慮讓同一顆零件上的所有焊墊大小一致，還是會(huì)有助焊接品質(zhì)提升的。
在你看過深圳宏力捷電子對于BGA錫球破裂的論述之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)深圳宏力捷電子個(gè)人強(qiáng)烈建議BGA的焊墊設(shè)計(jì)應(yīng)該采用NSMD+via，而且焊墊上的導(dǎo)通孔(via)必須鍍銅填孔，最好還要盡量加大焊墊的尺寸，如果無法讓BGA所有焊墊都這樣執(zhí)行，至少要讓BGA最外一排的焊墊這樣設(shè)計(jì)。
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