BGA焊点枕头效应案例分析.doc

BGA焊点枕头效应案例分析.docBGA焊点枕头效应案例分析
中国赛宝实验室可靠性研究分析中心
邱宝军邹雅冰
1案例背景
委托位所送的样品为焊接后的 PCBA 1块，委托单位反映该样品上某 BGA存在焊接不良，失效比例为
%左右，要求分析导致 BGA焊接不良的原因，并协助给出相应的控制措施。
2分析过程

在本失效分析案例中，由于只能初步确定在 BGA位置存在焊接不良，具体是何种不良则没有明确，另
外考虑到失效比例只有 %，且送检的失效样品只有一块，因此失效分析的关键是首先大致确认失效的模
式。由于BGA旱点外观检查很难进行，且样品只有一个，因此大致的思路为：首先利用外观检查分析其余
位置的焊点看能否找到一些可能和失效相关的特征，同时利用 X-射线等方式查找 BGA焊点的特征，在初步
确认失效的可能模式后，利用金相切片和电镜等手段进行验证，然后综合上述检测信息给出分析结论。
X-射线检查
首先对失效的PCBA进行外观检查，发现其他器件焊点均润湿良好，没有明显的不润湿或者变色的痕
迹，表明PCB以及焊料等应该没有明显的问题。对失效的 BGA进行X-射线观察，发现 BGA所有的焊点的X
射线照片存在明显的双球阴影现象，导致此类阴影现象往往和 BGA焊球和PCB焊盘之间润湿不良有关，X
射线结果见图1。另外从图1还可以看出，基本上所有焊点的阴影都在同一侧。
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图1焊接不良BGA器件X射线照片

为了进一步确认BGA旱点焊接状况，特别是阴影部位的焊接状况，对 BGA器件的外围焊点进行切片分
析。BGA器件外围焊点的金相切片分析结果表明，外围焊点均存在一定的偏位情况，其中 7个焊点的偏位
明显。金相切片的结果见图 2和图3。
图2偏位轻微一点的焊点照片
图3严重偏位焊点照片
从金相照片分析，在焊球与锡膏不融合的界面，很可能存在锡膏中助焊剂的残留物，需要采用
SEM&ED进一步进行确认。

对失效焊点截面进行 SEM&ED分析，发现：焊点中，焊球与锡膏完全不融合，不融合的界面之间夹裹 物质的主要元素与焊点周围助焊剂残留物的主要元素相同，均包含 C （碳）、0（氧）、溴（Br）、Ci
（***）等元素；锡膏与 PCB焊盘焊接良好，已经形成了明显的金属间化合物（IMC）。结果见图 4。
200 nm
Spot Magn Det WD I
3 0 120x BSE 10 0 BBK-1
Acc V Spot Hugn Del WD
!5 0kV 3 0 IEOOk BSE 10 0 BBK-2
Element
K Ratio
Height t
fttomic %
C K

H K


U K


—9
DrL


C1K

1^.512
SnL
a. W3
*

Total


在失效样品上的BGA器件的分析中发现：BGA