|
|
 |
BGA焊接同時發生空焊及短路可能的原因
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, open solder joint)及短路(solder short, solder joint bridging)的情形並不多見，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膨脹係數(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(simle-up)」，而電路板則因為TAL(Time Above Liquidus)過長，與回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、笑曲線同時嚴重變形時就很有機會形成BGA同時出現短路與空焊的現象，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。
建議延伸閱讀：何謂玻璃轉移溫度(Tg, Glass Transition Temperature)
另外一些BGA空焊的可能原因有：
-
電路板的焊墊或BGA錫球氧化。另外印刷電路板或BGA防潮不當，也會有類似問題。
- 錫膏過期 。
- 錫膏印刷不足。
-
溫度曲線（profile）設定不良。建議在發生空焊處要量測爐溫。另外昇溫太快的時候也比較容易產生上述的哭、笑臉的問題。
-
設計問題。如Via-in-pad(通孔在墊)就會造成錫膏減少，其實也可能造成錫球空洞，吹漲錫球。(延伸閱讀：導通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則)
-
Head in Pillow（枕頭效應）。此現象經常發生在上述的BGA載板或印刷電路板經過回流焊時變形(deformation)，當錫膏熔融的時候，BGA的錫球未接觸到錫膏，在冷卻的時候，BGA載板及電路板的變形減小，錫球回落接觸到已經固化的錫膏。
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（如果可以使用「3D CT X-ray」掃描更好）。2D X-ray可以檢查短路，想檢查空焊就得看功力。如果是「3D CT X-ray」應該有機會看到空焊，只要X-ray可以側個角度檢查HIP應該也沒有問題。
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：
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)
SMT回流焊的溫度曲線(Reflow Profile)解說與注意事項
|
|
訪客留言內容（Comments）
訪客留言注意事項：
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上，請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言，與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言，請善加利用【搜尋框】尋找相關文章，找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章，自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容，工作熊不一定會瞭解你在說什麼，就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家，所以回答的內容或許會有不正確的地方，服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題，請前先參考這篇文章【詢問工程問題，請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問，並且請提供足夠的資訊，這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看，但不會每則留言都回答，尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度，工作熊不是你的「細漢」，更沒有拿你的薪水，所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
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.