BGA同時空焊及短路可能的原因

BGA smile up(BGA載板及電路板由於熱縮率(CTE)差距過大,造成BGA載板的板邊上翹,形成了類似笑臉的曲線)BGA cry down(電路板則因為TAL(Time Above Liquidous)過長,與迴焊爐的上下爐溫溫差過大,兩相交互作用下形成電路板板邊下彎,造成了所謂的哭臉曲線)

之前在網路上有看過一個網友 PO 文說他們家在生產 BGA 時,總是容易發生短路及空焊,而且還都是新料。

一般來說BGA焊接同時會有空焊(insufficient solder)及短路(solder short)的情形並不多,但也不是全無可能,就像第53期的「電路板會刊」,就刊出由於BGA載板及電路板由於熱縮率(CTE)差距過大,造成BGA載板的板邊上翹,形成了類似笑臉的曲線(simile up),而電路板則因為TAL(Time Above Liquidus)過長,與迴焊爐的上下爐溫溫差過大,兩相交互作用下形成電路板板邊下彎,造成了所謂的哭臉曲線(cry down)。







如果這種哭、笑曲線嚴重變形時就會同時形成BGA的短路與空焊,只是通常都是兩者同時發生才比較容易出現這樣的的問題。下圖可以很明顯看出來BGA的笑臉與印刷電路板上的哭臉強烈擠壓BGA的焊球,以致幾機乎短路。一般來說,可以考慮降低迴焊爐昇溫的斜率,或是將BGA預熱烘烤,消除其熱應力,或是要求BGA生產商使用更高的Tg…等方法來克服。
BGA的哭、笑曲線嚴重變形時就會同時形成BGA的短路與空焊

另外一些BGA空焊的可能原因有:

而一般分析BGA空焊的方法不外乎下列幾種(詳細可以參考:BGA錫球缺點的幾種檢查方法):

1. 用顯微鏡檢查外圍的BGA錫球,一般大概只能看最外圍的一排錫球,就算使用fiber光纖,最多也只能檢查到最外邊的三排,而且越裡面看得越不清楚。

2. X-Ray檢查(可以3D掃描最好)。檢查短路容易,檢查空焊看功力。

3. Red Dye Penetration (染紅測試)。這是破壞性測試,非到不得已不用,可以看出斷裂、空焊的地方,但需要細心有經驗。

4. 切片(cross section)。這個方法也是破壞性測試,而且比染紅測試更費工,算是將某一區域特別放大檢查。


延伸閱讀:
迴流焊的溫度曲線 Reflow Profile
如何判斷BGA掉件是SMT工廠製程或是設計問題?
讓通孔元件/傳統插件也走迴焊爐製程(paste-in-hole)

訪客留言內容(Comments)

在BGA空焊或者是氣泡的部份, 在X-ray高階的應用已經行之有年, 一般在IC產業上會比較可花資本去採購高階一些的機台, 在SMT業界, 因為成本考量, 都不會採購這麼高階.
附上ㄧ張照片, 同時有 Creak 和 HIP 的現象的X-ray照片.

BruceC;
謝謝您提供的資料。


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