BGA枕頭效應的形成原因和觀察方法

2017-08-28 瀏覽量：13952

枕頭效應發生在BGA器件的回流過程中，由于器件、電路板的板翹或者其他原因導致的變形，使BGA焊球和錫膏分開，各自的表面層被氧化，當再接觸時就形成枕頭形狀的焊接，而不是完整的良好焊接。

本文主要介紹BGA枕頭效應的形成原因和觀察方法。

1. 枕頭效應的形成原因

枕頭效應的形成原因主要有4類：（1）材料不良（2）錫膏印刷和活性（3）回流焊爐溫度（4）加工及儲存環境

（1）材料不良

Tg（玻璃轉化溫度）較低的PCB或BGA載板在高溫下易發生翹曲變形，使焊球接觸不到焊膏，從而導致枕頭效應；若BGA器件的焊球大小不一，則較小的錫球易出現枕頭效應；此外，可焊性的較差的BGA器件與焊料之間無法形成良好的焊接，也會導致枕頭效應。

（2）錫膏印刷和活性

錫膏印刷量不均，會造成焊球接觸不到焊膏的可能性；錫膏印刷錯位或偏位，使得錫膏熔融時將無法提供足夠的焊錫形成接和；同樣，BGA器件放置錯位或者下壓的距離不夠也會導致同樣的問題。

錫膏的助焊劑活性不夠或者含量較少，會使BGA器件與焊料之間無法形成良好的焊接，導致枕頭效應。

（3）回流焊爐溫度

預熱區的溫度升溫太快，易使助焊劑過早揮發，形成焊錫氧化，造成潤濕不良。其次，最高溫度調得過高或過久，易使PCB或BGA載板變形。

（4）加工及儲存環境

BGA封裝完成后，廠商都會使用探針來接觸焊球作功能測試，如果探針的清潔度處理不當，可能會使污染物沾在BGA焊球上從而形成焊接不良。BGA器件未被妥善存放于溫濕度管控的環境內，也可能造成焊球氧化，影響焊錫的接合性。

2. 枕頭效應的觀察方法

（1）X-射線觀察

對失效的BGA進行X-射線觀察（最好用CT），根據BGA焊點的雙球陰影現象確定是否存在枕頭效應。此法無須破壞樣品，但觀察成本較高。

（2）切片觀察

對BGA焊點進行鑲樣、研磨、拋光和腐蝕后觀察焊點截面是否存在枕頭效應。此法須破壞樣品，耗時較長，但可觀察到截面情況。

（3）紅墨水染色觀察

用紅墨水對BGA器件進行染色，根據紅墨水的滲透情況進行判斷。發生枕頭效應的焊點其斷面為光滑圓弧斷面而不是粗糙斷面，相比于斷裂焊點，其顏色較暗，沒有那么鮮亮。此法操作方便，但其結果受人為因素影響較大。

枕頭效應歸根于焊球和錫膏的分離，可從上述因素排查BGA枕頭效應的失效原因，根據實際的需求選擇相應的觀察方法。

簡介

MTT（美信檢測）是一家從事材料及零部件品質檢驗、鑒定、認證及失效分析服務的第三方實驗室，網址：www.czyx888.com，聯系電話：400-850-4050。

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