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混装BGA焊点开裂不良失效分析

2016-11-15  

邓胜良,王君兆

(深圳市美信检测技术股份有限公司,深圳宝安,518108)

 

摘要:针对某混装工艺的PCBA上BGA器件发生功能不良,本文通过CT扫描切片分析初步确定造成器件功能不良的原因主要为BGA焊点开裂,后续通过进一步理化分析和结构分析发现更多原因。

 

关键词:混装工艺;BGA焊点开裂;Pb偏析

 

1. 案例背景

送检样品为某款PCBA板,上面BGA封装的CPU发生功能失效,初步怀疑为焊接问题导致。该BGA焊点使用锡膏为有铅锡膏,BGA值球为无铅,PCB焊盘为ENIG工艺。

 

2. 分析方法简述

通过对器件焊点进行切片分析,如图2所示,BGA焊点在焊盘端和器件端均存在开裂现象,但大部分焊点开裂主要发生在器件端界面。

 

失效分析 失效分析
图1 焊点切片金相示意图
失效分析 失效分析
图2 失效焊点SEM图片

 

失效分析

图3 NG样品外观观察图片

 

3. 结果与讨论

由上述测试分析可知,导致失效样品失效的直接原因为CPU上四周焊点发生开裂,而焊点开裂的原因与两方面相关:(1)焊点上界面存在较多Pb偏析和锡金合金,致使界面机械性能弱化;(2)部分焊点下界面存在富P层偏厚现象,致使界面机械性能弱化(3)样品在后续装配过程中,受较大机械应力。

 

混装工艺中,由于为无铅和有铅焊料混合封装,Pb偏析和界面的锡金合金在中不可避免,可通过焊接工艺曲线的控制来减少Pb偏析,界面的锡金合金过多与芯片端焊盘的金层过厚相关,后续可重点减小装配时的机械应力,并适当的优化工艺曲线来避免失效的发生。

 

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