在PCBA加工制程中，在對(duì)BGA焊接時(shí)，容易出現(xiàn)一些BGA焊球開裂的問(wèn)題，我們常需要檢查BGA焊球是否開裂，而目前紅墨水測(cè)試是最便宜的的檢測(cè)方法。

一般BGA錫球開裂大致可以歸納為HIP（Head-In-Pillow）或HoP（Head-On-Pillow）與NOW（Non-Wet-Open）以及焊錫后應(yīng)力造成，但每種現(xiàn)象都可能有復(fù)合原因，其實(shí)如果想知道BGA錫球開裂是何種不良現(xiàn)象的最好的方法是做切片并打元素分析，這樣才比較有客觀的證據(jù)證明真因。不過(guò)切片前必須先透過(guò)店性測(cè)試的方法先確認(rèn)是哪幾個(gè)錫球有問(wèn)題，這樣才能針對(duì)錫球來(lái)做切片。

說(shuō)真的，個(gè)人并不是很喜歡用「紅墨水」來(lái)分析BGA錫球開裂的問(wèn)題，因?yàn)榧t墨水測(cè)試很容易出差錯(cuò)，因?yàn)椴僮魃弦徊恍⌒木涂赡芷茐牡粼嫉淖C據(jù)與現(xiàn)象，而且不易判斷真因。但紅墨水確實(shí)是目前最便宜的檢測(cè)方法，而且只要有烤箱，買了紅墨水來(lái)也可以自己做，只是紅墨水是一種破壞性測(cè)試，如果你的樣品只有一個(gè)，建議你還是先透過(guò)X-Ray檢查是否有空焊以及使用「光纖攝影機(jī)」來(lái)檢查BGA邊緣的錫球有無(wú)發(fā)生HIP或NWO的現(xiàn)象。

如果你的不良樣品夠多，不只一個(gè)，個(gè)人才會(huì)建議在切片前先使用紅墨水來(lái)做初步的驗(yàn)證，因?yàn)橐话闶褂眉t墨水測(cè)試大概只能看出錫球有無(wú)開裂，以及錫球開裂的分布。

嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，在紅墨水測(cè)試后應(yīng)該將之置放于高倍顯微鏡下觀察其開裂的斷面現(xiàn)象，要了解其斷面為光滑圓弧斷面或是粗糙斷面以判斷是HIP/HoP或NWO的SMT制程或是之后因?yàn)榻M裝或成品使用時(shí)跌落地面所造成的外力沖擊損傷。

記錄每個(gè)錫球被紅墨水染紅的面積。

觀察并記錄錫球斷裂在錫球與BGA載板之間（繼續(xù)檢查BGA載板的焊盤有無(wú)剝離現(xiàn)象，紅墨水是否進(jìn)入到焊墊剝離處）、錫球與PCB之間（繼續(xù)檢查PCB的焊盤有無(wú)剝離現(xiàn)象，紅墨水是否進(jìn)入到焊墊剝離處）、斷裂于錫球的中間（檢查斷面形狀）。

記錄所有斷裂面的外觀形狀、光滑或粗糙。

紅墨水測(cè)試的結(jié)果判斷（可能會(huì)有其他符合原因）：

如果斷裂發(fā)生在錫球與BGA載板之間，就繼續(xù)檢查BGA載板的焊盤有無(wú)剝離現(xiàn)象，紅墨水是否進(jìn)入到焊墊剝離處，如果有，這可能關(guān)系到問(wèn)題可能來(lái)自BGA載板的質(zhì)量問(wèn)題或BGA載板的焊盤強(qiáng)度不足以負(fù)荷外部應(yīng)力所造成問(wèn)題的責(zé)任歸屬。

如果斷裂發(fā)生在錫球與PCB之間，就繼續(xù)檢查PCB焊盤有無(wú)剝離現(xiàn)象，紅墨水是否進(jìn)入到焊墊剝離處，如果沒有，則可能是NWO問(wèn)題，但是要繼續(xù)觀察斷面的形狀及粗糙度，如果焊墊剝離且紅墨水進(jìn)入剝離處，則問(wèn)題可能來(lái)自PCB板廠的質(zhì)量或是PCB本身的焊盤強(qiáng)度就不足以負(fù)荷外部應(yīng)力所造成的開裂。

如果斷裂發(fā)生在BGA錫球的中間，就要繼續(xù)觀察其斷面為圓弧面、光滑面、粗糙面、平面，如果是光滑的圓弧面，就有可能是HIP，相反的就比較偏向外部應(yīng)力引起的開裂。

如果是NWO及HIP則偏向制程問(wèn)題，這類問(wèn)題通常是因?yàn)镻CB板材或是BGA載板過(guò)reflow高溫時(shí)變形所引起，但變形量也關(guān)系到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，PCB上的銅箔布線不均勻或太薄時(shí)會(huì)比較容易造成變形。其次是焊錫鍍層氧化。

BGA錫球因外部應(yīng)力造成的開裂一般有下列幾種可能：

1、板階測(cè)試造成。

一般的板階測(cè)試會(huì)使用針床之類的測(cè)試治具，如果針床治具上的應(yīng)力分布不均就可能產(chǎn)生BGA錫球破裂的可能。可以使用應(yīng)力-應(yīng)變分析儀檢查。

2、成品組裝造成。

有些設(shè)計(jì)不良的成品組裝作業(yè)，可能會(huì)彎折到電路板，這有可能是鎖螺絲、使用卡勾定位、成品機(jī)殼支撐電路板的機(jī)構(gòu)未設(shè)計(jì)在同一水平面上…等原因所造成，也是可以使用應(yīng)力-應(yīng)變分析儀來(lái)檢查。

3、成品于客戶端因使用不小心而掉落地面的沖擊所造成板彎應(yīng)力。

這個(gè)也可以使用應(yīng)力-應(yīng)變分析儀來(lái)模擬落下時(shí)的變形量算出來(lái)。

4、因?yàn)榄h(huán)境溫度變化所造成的熱脹冷縮變形。

這個(gè)原因比較少，因?yàn)樵谘邪l(fā)階段應(yīng)該就可以抓出來(lái)，除非沒有徹底執(zhí)行環(huán)境測(cè)試。

請(qǐng)記得如果是應(yīng)力造成的錫球破裂當(dāng)然會(huì)先從其最脆弱的地方開始破裂啰，如果是SMT的reflow焊接沒有焊好，就應(yīng)該會(huì)斷裂在BGA的錫球（ball）與電路板的焊墊之間，暫且不計(jì)材料氧化問(wèn)題。如果是焊墊的設(shè)計(jì)太小導(dǎo)致無(wú)法承受太大的落下沖擊力時(shí)，就會(huì)造成電路板上的焊墊被拉扯下來(lái)的現(xiàn)象，其實(shí)這種現(xiàn)象也有可能是PCB廠商壓合不好造成。

在分析BGA焊球的開裂是由哪種因素造成之前，一般要檢查這些BGA焊球哪些是有問(wèn)題的，而紅墨水測(cè)試法無(wú)疑是非常好的方法，可以有效的檢測(cè)出BGA焊球的開裂問(wèn)題，然后再加上其他檢測(cè)方法就可以分析出BGA焊球開裂問(wèn)題是由什么原因造成的了。

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