混装BGA焊点开裂不良失效分析

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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。

  

  

图1 焊点切片金相示意图
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图2 失效焊点SEM图片
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图3 NG样品外观观察图片

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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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