常见的BGA焊接不良

常见的BGA焊接不良

BGA：即Ball Grid Array（球栅阵列封装），BGA封装由于优势明显，封装密度、电性能和成本上的独特优点让其取代传统封装方式。随着市场对芯片集成度要求的提高，对集成电路封装更加严格。

常的BGA焊接

不良症状①：连锡 

连锡也被称为短路，即锡球与锡球在焊接过程中发生短接，导致两个焊盘相连，造成短路。

解决办法：工厂调整温度曲线,减小回流气压,提高印刷品质。

不良症状②：假焊 

假焊也被称为“枕头效应(Head-in-Pillow,HIP)”，导致假焊的原因很多（锡球或PAD氧化、炉内温度不足、PCB变形、锡膏活性较差等）。BGA假焊特点是“不易发现”“难识别”。类似一个人把头靠在枕头上的形状而得名，"枕头效应"是BGA封装的一种典型且特有的失效模式。

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。BGA焊接失效，大部分原因是在生产过程中某些环节的工艺控制有所欠缺导致。

另外，枕头效应(HIP)一般也很难从现在的2DX-Ray检查机发现得到，因为X-Ray大多只能由上往下检查，看不出来BGA锡球断头的位置，如果可以有上下旋转角度的X-Ray应该可以观察得出来。有些时候或许可以经由板内测试(ICT, In Circuit Test)及功能测试(FVT, FunctionVerification Test)检测出来，因为这类机器通常使用针床的作业方式，需要添加额外的外界压力于电路板上，让原本互相挨着的锡球与锡膏有机会分开，但还是会有许多的不良品流到市场，通常这类不良品很快的就会被客户发现有功能上的问题而遭到退货，所以如何防治枕头效应的发生实为SMT的重要课题。

另外，也可以考虑透过烧机(Burn/In)的方式来筛选出有HIP的板子（如果单板烧机要加温度），因为烧机的时候会有升高板子的温度，温度会让板子变形，板子有变形，空/假焊的焊点就有机会浮现出来，所以烧机的时候还得加上程序作自我诊断测试，如果HIP的位置不在程序测试的线路上，就查不出来了。

目前比较可靠可以分析HIP不良现象的方法是使用染红试验(Red Dye Penetration)，以及微切片分析(Cross Section)，但这两种方法都属于破坏性检测，所以非到必要不建议使用。

新近【3DX-Ray CT】的技术有了突破，可以有效的检查到这类HIP或是NWO(Non-Wet-Open)焊接缺点，而且也慢慢普及了起来，但机台的费用还是不够便宜就是了。

下图为BGA虚焊的 3D形貌及截面断层扫描图，画面左侧金色球体为BGA焊球3D形貌图，红色圆圈中的焊球为虚焊焊球；画面右侧为焊球的断层扫描截面图，红色圆圈中为虚焊焊球。