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发布时间:2012-8-22 14:03:27
案例3:某计算机用PCBA上BGA的部分钎料球焊点开裂

1)现象表现某公司有一批采用ENIG表面处理的笔记本电脑用多层PCB出现焊点开裂。焊膏采用Sn8.92n3.OBi无铅焊膏,焊点内部结构切片可见钎料球内空洞明显,焊盘界面似有润湿不良现象存在,如图12.123所示。

2)金相切片分析(1)放大50倍的金相切片。图12.123中钎料球的上方为BGA封装PCB,下方为PCBA,焊盘镀层为ENIG Ni/Au。由图可知,焊点均未完全被钎料润湿,这是典型的热量不足导致的冷焊(Sn8.92n3.OBi焊膏熔点约195℃)。

(2)放大100倍与200倍的金相切片。如图12.124所示将球分别放大lOOx与200x,已明显看到钎料球体与ENIG的镀层之间已经开裂,且Cu焊盘的左顶面与左侧面均未润湿,钎料球与焊盘两者间的裂纹清楚可见。焊盘当初所印刷的焊膏中的钎料在热量不足以形成IMC的润湿情况下,却反倒被钎料球的热量所吸走,以致两者间完全未彤成润湿所必需的IMC (Ni3Sn4)。

(3)放大500倍的金相切片。图12.125 (a)所示为500x画面,可清楚看到ENIG表面0.508Um的浸Au层仍然存在,通常Au镀层在高温焊接中将于极短的瞬间溶入液态钎料中(其溶速为Ni溶于Sn的1 190倍)。在热量不足及无铅钎料的表面张力较大的情况下,薄Au层未溶于焊膏钎料中,反倒被钎料球钎料拉走。再由图12.125右侧的800x画面所见,ENIG表面0.502Um的金层丝毫未损,证明了其焊点分离正是出自热量不足以形成IMC的冷焊。裂口上下两侧彼此紧密吻合,与丝丝入扣的情景均清晰可见。

图12.126 (b)所示为另一钎料球开裂的画面,试样断裂面非常平坦。由此图可见,铜焊盘侧面看似已经焊妥,但却又被强大应力所拉断的画面。

(4)芯片侧的界面状态。图12.127中200x的左图与500x的右图,为钎料球顶端所植球载板的电镀Ni/Au焊点图。请注意原有0.762ptm、0.502ym的厚金层早已消失于钎料中。不但如此,其绿油定义后的焊盘电镀Ni面,也由于前处理的过度微蚀,造成焊盘Cu面变薄。

3)结论造成本案例BGA的部分钎料球焊点开裂的根本原因为冷焊。

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