BGA焊点失效引发不开机-案例分析

BGA焊点失效引发不开机案例分析生产质量部--Quality2010年8月25日问题描述不良情况汇总从公司成立至今，在售后返修不良原因中占数量最大的就是BGA虚焊或者焊点开裂（主要是CPU）。

因BGA虚焊或焊点开裂造成不开机、开机掉电等不良的项目累计有R1000、R6300、D16、D18、T616、M550、M555，其中不良最多的为R6300。

查看这些项目都有一个共性，并不是在组装线就退回。

都是在客户端使用一段时间后开始出现不开机、开机掉电、白屏、重启等问题，特别是用手按键时故障容易复现。

并且一旦有退回一般量都会比较大。

售后维修时重新焊接相应的BGA后故障消失，基本都是由BGA虚焊或者焊点开裂造成。

问题描述R6300不良数据此项目在07年5、6、8、10月共贴片24274pcs。

5月份贴片2k当时客户天鸿利在销售1-2周后几乎100%退机，造成客户该项目直接死掉。

故障都是不开机或者开机掉电、死机。

售后维修时重新加焊CPU即可，但过一段时间故障重现。

从6月中旬开始安排点胶，后面出货的22k全部是点胶后。

同一时期R1000结构类似故直接安排点胶后再出货。

问题描述D16不良数据在08年1-4月份生产D16出货后同样是因为不开机、开机掉电等退回，加焊CPU即可。

客户圣力天和盛世中唐、以诺、科讯都有退回，对于客户没有装机的3956pcs退回工厂后对CPU点胶，点胶后再测试功能OK重新出货。

整体不良比率在3%左右。

出货数量：42067pcs，总退回量：2178pcs客退比率：5.18%（CPU重焊占3%）CPU重焊：954pcs问题描述D18和T616不良数据D18生产数量：44215pcs退回数量：3800pcs客退比率：8.5% （CPU重焊占4.35%）CPU重焊：1925pcsT616生产数量：18000pcs（除7528pcs出货给客户装机无法点胶，剩余全部退工厂点胶）退回数量：1164pcs客退比率：6.5% （CPU重焊占3.6%）CPU重焊：643pcs问题描述M550不良数据明细M550项目从09年9月份开始生产，关于CPU 虚焊引起的不开机或者黑屏等不良统计，数据截止10年7月底整体不良在0.3%。

基本是在出货后的3个月左右开始有退回。

0.25%0.06%0.28%0.33%0.19%0.08%0.49%0.47%不良率37452822471171514不良数量截止7月底0.15%0.03%0.23%0.20%0.09%0.04%0.39%0.43%不良率2292231383381213不良数量截止6月底15031179751000867424375782126630622998出货数量总数3月2月1月09年12月09年11月09年10月09年9月M550M550不良率0.00%0.20%0.40%0.60%0.80%截止6月底截止7月底截止6月底0.43%0.39%0.04%0.09%0.20%0.23%0.03%截止7月底0.47%0.49%0.08%0.19%0.33%0.28%0.06%09年9月09年10月09年11月09年12月1月2月3月问题描述M555不良数据明细M555项目关于CPU 虚焊引起的不开机或者黑屏等不良统计，数据截止7月底。

从数据上看出货3-4个月后才开始有退回在并且随着时间增加退回量也在增加。

此问题退回相对集中在出货6个月左右。

0.08%0.00%0.01%0.08%0.11%0.08%0.20%不良率4150129417710122不良数量截止7月底0.06%0.00%0.01%0.07%0.08%0.05%0.16%不良率31701278124697不良数量截止6月底53458399607895361123861597121320060142出货数量总数6月5月4月3月2月1月M555M555不良率0.00%0.05%0.10%0.15%0.20%0.25%截止6月底截止7月底截止6月底0.16%0.05%0.08%0.07%0.01%0.00%截止7月底0.20%0.08%0.11%0.08%0.01%0.00%1月2月3月4月5月6月原因分析初步判断依照当时售后反馈不良板子重新加焊BGA即可pass，重点怀疑BGA焊点虚焊或者开裂造成，重新加热后虚焊或开裂地方愈合所以故障消失。

通知售后寄不良板回来分析。

同时R6300、D16、D18、T616、M550、M555等这些不良项目结构上有个共性BGA全部都是在按键或者测试点背面。

原因分析R6300 BGA位置R6300的CPU和memory在按键下面且是直板机，板型长 CPU还靠近板边。

R6300R6300局部放大原因分析D16和D18 BGA位置D16 CPU和memory同样在按键背面，并且测试点也在BGA的背面。

D18测试点和拖焊的屏（不是热焊盘）在BGA背面D16D18原因分析M550和M555项目BGA位置：M550M555原因分析焊点失效从项目结构特点上来看，重点怀疑是长时间按键后造成焊点失效。

焊点因为外部环境或者本身焊接问题引发的不良统称为焊点失效，包括虚焊、假焊、焊盘开裂等。

按照原因分为下面4类：1、假焊、虚焊2、机械强度低3、疲劳寿命低4、腐蚀从客户端反馈来看都是新装机使用一个月左右基本不存在腐蚀，故障最容易出现在按键时。

照X-RAY也没有发现虚焊或者少锡情况，锁定在机械强度低和疲劳寿命低两个因素，也就是焊点的可靠性问题。

下期续原因分析元件层 焊接可靠性焊接的可靠性组成主要有下面三种（也是三层组成）：PCB可靠性---PCB的金面和焊锡这层的结合情况；焊点的可靠性---焊锡和BGA焊点连接；元件的可靠性---BGA本身焊锡和BGA 金面的连接；目前需要分析究竟是那层出了问题？为什么？焊锡层PCB层元件层续上期原因分析焊点失效的分析通常对于焊点虚焊或开裂的分析方法有下面几种：1、外观检查；2、X-RAY透视检查；3、扫描超声显微镜分析；4、金相切片分析；5、染色与渗透实验（又叫红墨水实验）。

原因分析外观和X-RAY检查外观检查工具：光学显微镜、立体显微镜、金相显微镜。

方法：通过目测或者各种显微镜检查PCB外观，寻找失效部位和相关物证。

特点：适合焊点暴露在外面的比如QFN封装，另外主要检查PCB金面污染和腐蚀的。

主要是用于失效的初步判断。

X-RAY工具：2D、3D、5D透视设备。

方法：通过这些透视设备观察PCBA内部的一些情况。

特点：主要用来检查PCBA 焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA 或CSP 器件的缺陷焊点的定位。

原因分析扫描超声显微镜分析工具：扫描超声显微镜。

方法：它是利用高频超声波在材料不连续界面上反射产生的振幅及位相与极性变化来成像，典型的扫描声学的图像是以红色的警示色表示缺陷的存在。

特点：它可以用来检测元器件、材料以及PCB 与PCBA 内部的各种缺陷，包括裂纹、分层、夹杂物以及空洞等。

如果扫描声学的频率宽度足够的话，还可以直接检测到焊点的内部缺陷。

目前我们还没有使用过此方法原因分析金相切片分析工具：取样机、抛磨机、金相显微镜。

方法：确定取样部位，通过取样机从PCBA上切除。

清洁（避免灌胶时产生气泡）样品后灌胶，然后打磨样品。

最后腐蚀用金相显微镜检查。

特点：通过切片分析可以得到PCB(通孔、镀层等)和焊点质量的微观结构信息，为下一步的质量改进提供很好的依据。

但是该方法是破坏性的，一旦进行了切片，样品就必然遭到破坏。

需要训练有素的技术人员来完成，也是几种方法中制样要求高，制样耗时最长的一种。

原因分析D18染色与渗透实验工具：红墨水、吹风机、一字螺丝刀。

方法：试验时将样品浸泡在红水中。

然后烘烤30分钟，约120度。

趁热利用螺丝刀将BGA从PCBA中剥离出来；再观察PCBA或是BGA焊球上的红水润湿情况；若焊球上没有染上红水，则说明焊接良好；否则相反．特点：SMT破坏性试验，用于验证BGA内有无虚焊，成本低。

D18项目当时有做该实验，见右侧图片部分红色焊点就是不良位置。

原因分析R6300切片结果R6300当时切片2pcs是在pinW19开裂，刚好在按键背面其他焊盘都没有问题。

此点是D07数据线，刚好与故障吻合。

数据线在断开时肯定无法开机。

原因分析M555切片结果M555共安排3pcs切片，结果完全相同，都是第一排的17pin（是pinU17数据线D14）在IC和焊锡层开裂，其他焊盘完好。

刚好是按键下面的PAD，且周边无屏蔽罩的保护。

原因分析为什么开裂？从切片结果看都是CPU部位在按键下面的焊点开裂，同时SMT工厂生产时没有出现故障能顺利通过测试。

与先前猜测相同应该是机械强度低和疲劳寿命低两个因素导致的焊点失效。

原因分析为什么F8、Z262（直板机）、M990等其他项目没有问题？对比不良项目发现都是缺少屏蔽M990罩的支撑，这些项目都有完整的屏蔽罩做保护。

M555项目虽然有屏蔽罩但不完整，故不良率比较低。

Z262 F8临时对策不良品重新加焊BGA，不良率较高的项目如D16.T616客户没有组装的点胶。

长期对策当前情况由于结构上的要求，部分项目的BGA（CPU、Memory）或引出测试点会摆放在按键的背面，初步统计会占到总项目的15%。

老项目比如R6300、D16、D18、T616、M550、 F8、Z262、 M555、M990。

特别是随着客户对结构要求越来越高，为了满足客户堆叠的需要BGA摆放在按键下面的项目也在增加，新项目如A1、A4、F16、F18、A99、M77、M88 。

长期对策项目立项项目立项时注意结构摆放，尽量做到避让。

无法避免时在BGA周边加强外部结构支撑和PCBA本身强度（添加屏蔽罩）。

同时生产质量部和项目部把此点做为风险来管控，如何还防范不良产生和验证这些项目的可靠性？长期对策项目验证同时生产质量部和项目部把此点做为风险来管控，如何还防范不良产生和验证这些项目的可靠性？在P1和P2试产后分别安排相应可靠性测试和老化测试公司已经建立可靠性实验室，同时建立了可靠性测试标准和老化测试流程。

长期对策措施完善定期汇总售后维修数据，对应项目分析不良状况谢谢！。