BGA焊點(diǎn)失效分析——冷焊與葡萄球效應(yīng)

BGA（Ball Grid Array）是一種高密度的表面貼裝封裝技術(shù)，它將芯片的引腳用焊球代替，并以網(wǎng)格狀排列在芯片的底部，通過回流焊與印刷電路板（PCB）上的焊盤連接。然而，BGA也存在一些可靠性問題，其中最常見的就是焊點(diǎn)失效。本文主要介紹兩種典型的BGA焊點(diǎn)失效模式：冷焊和葡萄球效應(yīng)。

冷焊的基本內(nèi)容涵蓋三塊：焊點(diǎn)雜質(zhì)過量、不適當(dāng)清洗、溫度不足。
我們平常所說的冷焊指的是溫度不足，即在焊接時(shí)由于某些因素導(dǎo)致的熱量不足，導(dǎo)致焊錫沒有完全熔化。

實(shí)際生產(chǎn)中溫度不足影響冷焊的因素

1.設(shè)備熱補(bǔ)償性能不足，空載時(shí)測(cè)溫合格，滿載時(shí)溫度不足導(dǎo)致冷焊；
2.測(cè)溫板制作不合格，測(cè)試溫度與實(shí)際生產(chǎn)溫度存在差異；
3.無測(cè)溫板，替代測(cè)溫板與實(shí)際產(chǎn)品熱容量不同，差異較大；
4.測(cè)溫時(shí)未使用載具，實(shí)際生產(chǎn)有使用載具過爐導(dǎo)致溫度差異大，以及使用載具與生產(chǎn)時(shí)使用載具熱容量不同導(dǎo)致溫度差異；
5.設(shè)備加熱器突然故障；
6.溫度曲線設(shè)置不合格，未測(cè)爐溫直接生產(chǎn)；
7.設(shè)備報(bào)警，操作人員未確認(rèn)直接按鍵導(dǎo)致設(shè)備降溫；
8.溫度曲線程序調(diào)用錯(cuò)誤；
9.未升溫合格即開始過板；
10.物體遮擋導(dǎo)致溫度不足如料帶等異物遮蔽。

葡萄球效應(yīng)

另一類BGA 焊點(diǎn)失效模式稱為“葡萄球效應(yīng)”。
葡萄球效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理為錫膏助焊劑損耗過度無法清除焊接端表面的氧化膜及錫膏錫粉顆粒表層的氧化膜，錫粉熔化但無法融合，冷卻后成顆粒狀。
葡萄球效應(yīng)的產(chǎn)生很多時(shí)候是PCBA工藝人員照抄錫膏廠商推薦溫度曲線，未關(guān)注恒溫區(qū)溫度起止點(diǎn)及恒溫區(qū)起點(diǎn)到焊錫熔化溫度間總時(shí)間。

應(yīng)對(duì)策略

為了預(yù)防和避免冷焊和葡萄球效應(yīng)的發(fā)生，需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：
1.使用更長(zhǎng)使用壽命的錫膏，減少錫膏受潮氧化和助焊劑揮發(fā)的可能性。
2.適當(dāng)縮短回流焊曲線中的恒溫時(shí)間，避免助焊劑過度揮發(fā)。但是，恒溫時(shí)間也不能太短，否則會(huì)導(dǎo)致錫膏融化不均勻，影響焊接質(zhì)量和可靠性。一般來說，恒溫時(shí)間應(yīng)該控制在60～120s之間，以達(dá)到最佳的效果。
3.使用氮?dú)獗Ｗo(hù)來降低錫膏氧化速度。

審核編輯 黃宇