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BGA枕头效应的形成原因和观察方法

2017-08-28  浏览量:343
枕头效应发生在BGA器件的回流过程中,由于器件、电路板的板翘或者其他原因导致的变形,使BGA焊球和锡膏分开,各自的表面层被氧化,当再接触时就形成枕头形状的焊接,而不是完整的良好焊接。
 
本文主要介绍BGA枕头效应的形成原因和观察方法。
 
1. 枕头效应的形成原因
枕头效应的形成原因主要有4类:(1)材料不良(2)锡膏印刷和活性(3)回流焊炉温度(4)加工及储存环境
 
(1)材料不良
Tg(玻璃转化温度)较低的PCB或BGA载板在高温下易发生翘曲变形,使焊球接触不到焊膏,从而导致枕头效应;若BGA器件的焊球大小不一,则较小的锡球易出现枕头效应;此外,可焊性的较差的BGA器件与焊料之间无法形成良好的焊接,也会导致枕头效应。
 
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(2)锡膏印刷和活性
锡膏印刷量不均,会造成焊球接触不到焊膏的可能性;锡膏印刷错位或偏位,使得锡膏熔融时将无法提供足够的焊锡形成接和;同样,BGA器件放置错位或者下压的距离不够也会导致同样的问题。
锡膏的助焊剂活性不够或者含量较少,会使BGA器件与焊料之间无法形成良好的焊接,导致枕头效应。
 
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(3)回流焊炉温度
预热区的温度升温太快,易使助焊剂过早挥发,形成焊锡氧化,造成润湿不良。其次,最高温度调得过高或过久,易使PCB或BGA载板变形。
(4)加工及储存环境
BGA封装完成后,厂商都会使用探针来接触焊球作功能测试,如果探针的清洁度处理不当,可能会使污染物沾在BGA焊球上从而形成焊接不良。BGA器件未被妥善存放于温湿度管控的环境内,也可能造成焊球氧化,影响焊锡的接合性。
 
2. 枕头效应的观察方法
(1)X-射线观察
对失效的BGA进行X-射线观察(最好用CT),根据BGA焊点的双球阴影现象确定是否存在枕头效应。此法无须破坏样品,但观察成本较高。
 
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(2)切片观察
对BGA焊点进行镶样、研磨、抛光和腐蚀后观察焊点截面是否存在枕头效应。此法须破坏样品,耗时较长,但可观察到截面情况。
 
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(3)红墨水染色观察
用红墨水对BGA器件进行染色,根据红墨水的渗透情况进行判断。发生枕头效应的焊点其断面为光滑圆弧断面而不是粗糙断面,相比于断裂焊点,其颜色较暗,没有那么鲜亮。此法操作方便,但其结果受人为因素影响较大。
 
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枕头效应归根于焊球和锡膏的分离,可从上述因素排查BGA枕头效应的失效原因,根据实际的需求选择相应的观察方法。
 
简介

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