BGA焊接可靠性评价指引方案

日常分析中，经常出现由于BGA焊接可靠性导致的工程、市场失效问题，或检出存在焊接可靠性风险的问题。鉴于BGA焊接的隐蔽性，造成失效对象品的风险较难预测，因此需要从源头便开始科学有效地评价，这也利于后续的回流工艺标准化管理，进一步为产品的质量保驾护航。基于此，新阳检测中心分享这篇技术文章，供各位讨论学习。

BGA焊接评价提案背景

 

焊点成型、焊接面积、焊点开裂以及焊接强度方面存在的问题可能会带到批量阶段，对量产的品质稳定性造成影响。

从上表对常规BGA的评价方法的分析可见，BGA焊接的关键要素仅集中于枕焊分析，缺乏焊点的整体可靠性确认，特别是焊接IMC层的分析缺失，对现行回流工艺参数的评价并没有实际性的指导意义。

BGA工艺可靠性评价提案

通过全面的分析，可以准确地判断是否有焊接质量隐患，现行回流工艺是否是最优状态。

BGA评价方法说明

1.BGA染色试验

BGA染色试验：

• 可以直观的分析焊球剥离后，断面的状态；
• 缺陷清晰呈现，避免观察失误；
• 有效焊接面积可检测；

2.断面金相分析

切片断面分析：

• 可以直观的分析焊点的坍塌成型状态；
• 缺陷清晰呈现，并可做进一步的深入分析；
• 焊点微小开裂可有效检测；

3.IMC层分析（SEM）

切片断面分析：

通过SEM分析，可以确认焊接IMC层形成的状态是否良好。由于IMC层的形成和回流温度、时间有直接的关系，可以通过IMC层的状态分析现行设定的回流温度是否合适。

焊接的实质是金属之间形成合金层，因此合金层的质量决定了焊点的质量。IMC层需满足的条件则有：①IMC层需连续、致密；②IMC层的厚度1.0μm-3.5μm。

4.IMC层分析（EDS）

IMC层EDS分析：

通过合金层金属成分分析，可以判断合金金属元素构成比例，从而推算出合金结构，如上图（Cu6Sn5（良性IMC）、 Cu3Sn（恶性IMC） ），进而判断回流工艺的适合性。

总结

通过科学有效的分析，将BGA焊接存在的显性问题与隐性问题呈现出来，并为BGA提供可靠的焊接工艺，保障其稳定生产。

审核编辑：符乾江