BGA焊接失效分析报告完整版

分析报告

样品名称：P C B A(手机主板)

型号规格：C389

检测类别：委托分析

委托单位：××××通信有限公司

中国赛宝实验室可靠性研究分析中心

PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第2页共 14 页

分析报告

所送样品包括三片 PCBA （手机主板）、四片相应的空白 PCB 以及工艺过程中使 用的CPU 器件和焊锡膏，PCBA （手机主板）的型号为C389,样品的外观照片见图1

焊锡膏

空白 PCB

CPU

Flash

CPU 器件

二 分析过程

2.1 外观检查

图 1 样品的外观照片

用立体显 微 镜对空白 PC B 和 BGA 器 件 进 行 外观 检 测，发现 BGA 器件的焊 球大小均匀一 致，共面 性良好（见图 2 和 图 3）；空白 PC B 焊 盘表面存在一些坑 洼点（见图 4 和图 5）， 除 此 之外未 观 察 到 明 显的 异 常。

图 2 CPU 器件中 BGA 焊球的外观照片 图 3 CPU 器件中 BGA 焊球的局部外观照片

坑洼点

图 4 PCB板中CPU焊盘的外观照片图 5 PCB板中Flash的外观照片

2.2 X-RAY检测

为了对焊点的内部状况进行检测，采用 X 射线系统对焊点质量进行无损检测，（X-Ray 的照片见图 6 至图9），由照片可观察得出 BGA 焊点大小均匀一致，除发现焊点内部存在少量空洞外，未发现焊球错位，焊料熔融不完全以及桥连等明显焊接缺陷。

图 6 CPU焊点的X－ray典型照片图7 Flash焊点的X－ray典型照片

图8倾斜后观察到的CP U焊点的X－ray照片图9倾斜后观察到的Flas h焊点的X-r ay照片

空洞

空洞

图10部分CPU焊点的放大照片图11部分Flash焊点的放大照片

2.3金相切片分析

在样品上截取失效的BGA器件，用环氧树脂镶嵌后打磨抛光，用金相显微镜观察BGA器件焊点的金相切片，焊点的金相照片见图12～图25。其中CPU焊点的典型金相照片见图12～图19，由图可以发现部分焊球焊料与PCB焊盘之间润湿不良，未观察到良好的金属间化合物层，个别焊点甚至发现存在开裂现象；同时还观察到焊球焊料熔融不完全，存在空洞等缺陷。

图12 CPU器件部分焊点的金相照片图13CPU器件正常焊点的典型金相照片

PCB 焊盘

润湿不良图14焊料与焊盘润湿不良的典型照片图15焊点局部放大照片（见图14红框）

PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第6页共 14 页

图16出现空洞焊点的典型照片图17焊球焊料质量不良的典型照片

裂缝

图18焊球与PCB焊盘出现裂缝的典型照片1图19焊点局部放大照片（见图18红框）

A

B

图20焊球与PCB焊盘出现裂缝的典型照片2图21焊点局部放大照片（见图20红框）

图22～图27是Flash焊点的典型金相照片，由图同样可以发现部分焊球焊料与PCB焊盘之间润湿性不够良好，焊料与焊盘之间未形成良好的金属间化合物层。

PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第7页共 14 页

图22 Flash焊点的典型金相照片图23正常焊点的典型金相照片

润湿不良

图24出现空洞焊点的典型照片图25焊球焊料与焊盘润湿性不良的典型照片

焊球焊料出现开裂

图26焊料熔融不完全的典型照片图27焊点局部放大照片（见图24红框）由以上BGA焊点的金相照片分析发现，部分BGA焊球焊料与PCB焊盘润湿性不良，存在裂缝以及焊料熔融不良等现象，这说明焊球焊料与焊盘之间未形成良好的金属间化合物层。而导致焊球焊料与PCB焊盘润湿不良的原因可能存在如下几方面：

（1） PCB焊盘氧化严重或沾污外来污染物导致焊盘的可焊性不良。

（2）使用的焊锡膏润湿性不良。

对未使用的CPU （3） BGA焊锡球可焊性不良。为了分析BGA焊球的质量，

PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第8页共 14 页

焊球进行金相切片分析，发现无论是未使用的CPU焊球还是脱落的CPU焊球焊料熔融均不够良好，焊球内部发现存在裂缝等缺陷，这说明BGA焊球质量不够良

好。

图26脱落焊球的典型照片1图27脱落焊球的典型照片2

图28脱落焊球的局部放大照片图29脱落焊球内部出现裂缝的典型照片

图28未使用的CPU焊球的典型照片1图29未使用的CPU焊球的典型照片2

PCBA 分析报告合同号：FX044- 1014 第9页共 14 页

图30未使用的CPU焊球的典型照片1图31未使用的CPU焊球的典型照片2 2.4焊锡膏润湿性分析

按照IPC-TM-650.2.4.45 的要求对工艺过程中使用的焊锡膏的润湿性进行测试，发现所使用的焊锡膏的润湿性良好（焊锡膏的可焊性试验照片见图26和图27）。

图26焊锡膏润湿性试验的典型照片1图27焊锡膏润湿性试验的典型照片2

2.5空白PCB板焊盘的可焊性试验

按照IPC-STD-003（Solderability Tests for Printed Boards）要求，对委托单位所送的空白PCB的可焊性进行测试，试验温度为235,试验时间为3S,所使用的助焊剂为中性助焊剂（焊锡膏的可焊性试验照片见图28和图29），发现空白PCB 的部分焊盘的可焊性较差（见图中红色箭头所指的黄色焊盘），焊料对焊盘的润湿不良或弱润湿，这说明BGA金相切片中发现的焊球与焊盘润湿不良与PCB部分焊盘的可焊性不良有关。而引起焊盘可焊性不良的原因可能是焊盘氧化严重或表面沾污有机物。