BGA短路分析

Demyar

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BGA短路分析

/ q, x* g0 @6 T" y- b! N. v. \一、問題描述
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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- i! N! K  d$ }% I, b" Z9 r二、原因分析
9 I% e  b+ A! O1 t. RPCB：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
) J5 R: x  |/ c- ?7 e: X1 EBGA:锡球表面存在裂纹，残留水分,锡球表面有机污染
$ h7 c" N0 M2 h/ ?锡膏:锡膏吸湿,Flux活性不足或沸点过低
3 m3 I) E4 r! U0 X1.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。
& S7 l/ }9 b" N2.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
2.延长TOL，让熔融焊锡内的气体有足够时间逃溢
3.但时间过长的回流会加剧助焊剂裂解
0 W5 T. n( L/ `+ F8 p1 l' b) ^! SBGA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。
三、实验验证----NG成品焊点切片分析
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: h0 t$ H2 t' U1 B3 X# `$ m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。

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；
- s% f- M) k: B' |/ Z* ?（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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9 W" T5 v! }, ]切片第二刀（row 18）
Row 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。
7 P! J6 P% N9 E2 Q: B/ U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。

, A% X8 c- @3 u- B8 d. |切片第三刀（row 19）
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8 I' m" F, n% n8 a' d- h! v! ~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。
( _3 O8 L* t( \& I$ i（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。

+ k- ?1 b- T) r7 G: b( X# i( Z3 }Row19-ball 18
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Row19-ball 19
4 W, L9 _( y$ a" F! ^+ {9 ?四、结果分析
0 v3 [' h9 ]7 E& x) R, zBGA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。
+ S! D$ e' w5 Q# d+ g  y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。
1 S/ j/ k: X( M* Y+ T五、改善建议
+ d7 Z3 P5 \! N1 ]' f4 ~  I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。