相信很多人一直都有個(gè)疑問，要如何判斷BGA掉落是來自于SMT工廠的制程所造成的不良？還是因?yàn)殡娐钒宓闹瞥倘毕菀?？或?a href="http://sqjiaju.com" target="_blank">PCB設(shè)計(jì)上的問題？很多PCB設(shè)計(jì)者只要一碰到BGA零件掉落的問題，往往一口咬定就是制造端焊接不良造成，讓很多SMT工廠端的工程師百口莫辯。

根據(jù)深圳宏力捷的了解，BGA掉落的原因雖然大部分與工廠或零件的制程不良有關(guān)，但也不能排除電路板及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上出來信賴度的問題。

在真正分析問題之前，有必要先了解問題發(fā)生的環(huán)境狀況，因?yàn)樵诓煌瑺顩r下所發(fā)生的相同不良現(xiàn)象，往往可能來自不同的真因(Root Cause)，一般BGA會(huì)掉落通常是發(fā)生在產(chǎn)品摔落測試的時(shí)候，或是客戶使用不小心從高處跌落，如果在沒有外力施加其上就會(huì)掉落，那幾乎可以很肯定99%是產(chǎn)品或零件的制造過程有問題，一般不外乎空、假焊或零件焊接面氧化造成，ENIG表面處理的板子也有可能含磷量太多所造成的黑墊現(xiàn)象(Black Pad)。
 

其次要了解問題的本質(zhì)，先想想在正常請況下，零件究竟會(huì)從那個(gè)斷面破裂掉落呢？當(dāng)然是從其最脆弱的地方破裂蘿，那如果是SMT的reflow焊接沒有焊好，那就應(yīng)該會(huì)斷裂在BGA的錫球(ball)與電路板的焊墊之間，當(dāng)然會(huì)發(fā)生在這個(gè)地方的斷裂，也有可能是BGA的錫球氧化，或電路板的焊墊氧化所造成；如果是焊墊的設(shè)計(jì)太小致無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；另外也有可能是錫球內(nèi)有太多的氣泡(voids)，造成錫球的強(qiáng)度不足而斷裂在錫球的中間。

就因?yàn)锽GA掉落有種種的可能原因，所以我們在分析這樣的問題時(shí)，最好要同時(shí)檢查電路板與BGA的零件面，以確認(rèn)它的斷裂面位于何處，還要檢查其斷裂面的形狀以判斷是外力的強(qiáng)力拉扯或是焊接不良造成，所以得淮備高倍顯微鏡，有必要的話還得淮備SEM/EDA(Scanning Electron Microscope/Energy-Dispersive X-Ray spectroscopy)來分析斷裂面的元素組成成份。
 

檢查BGA掉落時(shí)應(yīng)該以相對應(yīng)的單顆錫球及焊墊為單位，而且要同時(shí)檢查 BGA 的錫球與PCB的焊墊，這樣才能得到完整得答案。

可以先檢查BGA的斷裂面，看看錫球是否還留在BGA上面，沒有意外的話錫球應(yīng)該都會(huì)留在BGA上面，如果錫球不在BGA上面，那就有可能是BGA零件本身的錫球焊錫不良。

如果BGA的錫球完好，再檢查錫球(Solder ball)的斷裂面有否出現(xiàn)粗糙凹凸不平的現(xiàn)象，有的話表示錫球的吃錫良好，斷裂應(yīng)該是外力撞擊所造成。如果斷裂的錫面很光滑，還呈現(xiàn)出圓弧狀，那就很有可能是假焊(Non-Wetting)或是冷焊(Cool Solder)，想對的PCB焊墊上的焊錫面應(yīng)該也會(huì)呈現(xiàn)出光滑的圓弧狀。

如果斷裂面是發(fā)生在錫球的中間，那就要檢查看看斷裂面有無部份內(nèi)凹的光滑面，這通常代表著錫球內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，氣泡也是造成焊錫斷裂的可能原因之一，就像是中空的梁柱一樣，其支撐力就會(huì)減弱。錫球會(huì)產(chǎn)生氣泡的原因很多，一部分是reflow的profile沒有調(diào)整好，還有一部份是來自白目的設(shè)計(jì)者，硬是要把通孔設(shè)計(jì)在焊墊上，因?yàn)樗麄冎辉诤踹@樣可以節(jié)省空間，殊不知這樣會(huì)嚴(yán)重造成焊接不良、少錫、氣泡..等后果，然后要制造端買單。

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最后一個(gè)斷裂點(diǎn)是PCB的焊墊被拉扯下來，也就是說焊墊與PCB的連接處變成最脆弱的地方，會(huì)發(fā)生這樣的原因一般可能來自PCB的焊墊設(shè)計(jì)太小，或是PCB的壓合強(qiáng)度不足造成，也有可能是因?yàn)镻CB的反覆高溫維修，弱化了結(jié)合強(qiáng)度，如果問題是來自前項(xiàng)，解決的方法可以加大焊墊的尺寸，另外還可以用綠漆(solder mask)把焊墊的外圈覆蓋起來，這樣也可以補(bǔ)強(qiáng)焊墊的強(qiáng)度；在所有方法都試過還不能解決問題后，再來考慮 underfill(底部填膠)吧，因?yàn)閡nderfill真的很麻煩，不但要在reflow之后先完成測試增加填膠及烘烤的動(dòng)作，維修起來也不方便呢。

那如果斷裂發(fā)生在 IMC 層呢？下次有機(jī)會(huì)再談吧！