BGA短路分析

Demyar

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BGA短路分析

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9 M! o( s( Z, x+ F& r' y) F一、問題描述
% B/ q& E$ `4 z0 H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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二、原因分析
  F( W: v& s" ~% C+ R% D# i* pPCB：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
% ~) @5 I5 H% n, L2 iBGA:锡球表面存在裂纹，残留水分,锡球表面有机污染
  ^) \2 L: b- o  \2 z锡膏:锡膏吸湿,Flux活性不足或沸点过低
" C' E- O$ N: T# I2 B1.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。
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。
: }; H/ n( _# S, v4 T" R$ w9 UProfile：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
/ |0 W+ C8 {/ T2 x4 I2.延长TOL，让熔融焊锡内的气体有足够时间逃溢
+ C) N3 j: s- S1 s5 ~7 T* V: a$ g: l3.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。
% I. U! g  v/ H- n1 K三、实验验证----NG成品焊点切片分析
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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。

0 I. g$ `; \( o8 j3 B* Z切片第一刀（row 1）
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；
( @: C; i/ r3 d' Z" }8 W（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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$ |- s6 t( U" O切片第二刀（row 18）
% Q* K: Y# T% ]# A3 k4 J1 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。

切片第三刀（row 19）

4 y4 @# q- h3 S& j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：
（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。
（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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! ?: F4 z6 R6 N' g" U- s1 uRow19-ball 18
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3 l) {$ C+ t" l+ P+ h0 [# G- zRow19-ball 19
9 j/ W- c5 k+ ]( {9 Z四、结果分析
" j1 p' l; G* t; A& O4 R$ j+ G  ABGA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。
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
: W. A0 I/ Q* B% b  L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。
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MOTOACE

BGA确实不好焊接。