BGA短路分析

Demyar

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BGA短路分析

一、問題描述
3 z& L& J, `/ g$ O. d+ k9 ~客户描述，其产品回流焊后大量锡球中都存在超大气泡（已远远超过IPC-A-610E要求的25%），并且存在桥接的现象。（如X-Ray所示）不良发生在上图BGA U1位置，不良率约为1%。PCB表面处理为OSP。客户反映，只有该批次PCB经焊接后出现气泡异常现象。

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: B; J3 L9 Y5 e二、原因分析
7 |% @, M. ?: ]6 J5 n6 dPCB：受潮或残留水分，存在盲孔结构，孔壁有裂缝或孔底有尖角，焊盘表面OSP膜异常或存在有机污染
& V8 F( [$ ^' S" Q/ d5 xBGA:锡球表面存在裂纹，残留水分,锡球表面有机污染
9 G! E; ~5 g8 u0 }8 z7 q* p锡膏:锡膏吸湿,Flux活性不足或沸点过低
3 c& l+ L) @# F; ^' T1.强活性的助焊剂使润湿速度加快,减少助焊剂残渣被焊锡包裹的机会。
) i* P1 v1 K% ~# _2.溶剂过早挥发使得助焊剂残留难以流动，只能在焊锡内部被高温裂解，形成气泡。
Profile：回流参数设置不合理
1.延长预热时间，可利于焊锡内溶剂充分挥发
1 F" {7 Y9 E. n( L# |1 ^" L2.延长TOL，让熔融焊锡内的气体有足够时间逃溢
8 U; s( Q  Y$ ]* O' X3.但时间过长的回流会加剧助焊剂裂解
BGA客户无法提供原物料，暂不对其进行分析,客户反映，锡膏和回流曲线一直未变，而之前并无发现不良，所以暂不考虑这两个因素的影响。客户反映，只有该批次PCB出现不良，初步锁定PCB进行重点分析。
% N% b0 \! l$ m8 H( w, A三、实验验证----NG成品焊点切片分析

切片第一刀选取NG样品中并无发现大气泡的row 1位置，row 1中ball 11的盲孔位置存在疑似开裂的现象，并且盲孔的疑似开裂位置存在小气泡，该锡球的其他位置并无发现有气泡存在。
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切片第一刀（row 1）
- w  I; I# G) J% {对Row 18中的30个锡球观察后发现这些锡球可以分为三类：
（1）无盲孔的锡球：该类锡球基本无气泡或有极小的气泡；
（2）盲孔疑似开裂的锡球：大气泡均存在于该类锡球中，并且所有的气泡均在靠近PCB一侧，可以判断大气泡是由PCB这一侧开始产生的；
$ s; _) H0 D1 P- Y（3）有盲孔无疑似开裂的锡球：这类锡球基本也无气泡或有极小的气泡。
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切片第二刀（row 18）
! g! x7 w" e5 M) t# B2 s% G" YRow 19与row 18中大气泡的分布相同，均存在于盲孔疑似开裂的锡球中。
除了存在大气泡，row 19中还存在桥接的现象，观察发现，桥接均发生在相邻的两个有大气泡的锡球之间，单个大气泡或没有大气泡的锡球之间并无发现桥接的现象。
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切片第三刀（row 19）

8 ]/ l( S0 J; t0 s  }3 Z对row 19中的bal 18和ball 19（两个锡球均有超大气泡）做SEM+EDS分析：
- I* n) U/ D9 t( ^! y  Q2 s（1）Ball 18中位置2基本上没有Cu，说明盲孔在该位置的Cu已近缺失，可以判断盲孔在此处确有开裂现象。
$ V; M  k4 [( {4 y" x" a, e% {8 @; E（2）Ball 19中的位置2同样存在Cu缺失的现象，同样可以确认盲孔在此处开裂。

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' A  p7 C: A! t* Z5 eRow19-ball 18
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' g. n. [3 C. M$ ^# t) a

Row19-ball 19
四、结果分析
9 O% b6 q5 ^7 v  y3 i; OBGA中主要存在3类锡球，即无盲孔的锡球，有盲孔但盲孔无开裂的锡球和盲孔开裂的锡球，发现大气泡都只存在于盲孔开裂的锡球中，可以判断PCB侧盲孔开裂是大气泡形成的主要原因。
* s0 |& l7 n# m, b. p7 F8 j桥接均发生在相邻的两个有大气泡的锡球之间，单个大气泡或没有大气泡的锡球之间并无发现桥接的现象，可以判断桥接主要是由于大气泡的生成，导致焊盘上的锡被挤压到焊盘外而形成的。
五、改善建议
改善PCB生产的质量监管，要做到PCB上有盲孔的焊盘中盲孔无开裂。

MOTOACE

BGA确实不好焊接。