贾忠中
（复兴通讯株式会社，广东 深圳 518057）
摘 要：
BGA焊点的开裂征象，有十几种之多，失落效的机理不同，形成的裂纹描述特色也不同。将先容一种布局在PCB的底面、在PCBA第二次焊接后看到的开裂征象。
1 概述
随着PCBA组装密度的提高，双面表面贴装已经成为常规的设计，把BGA布局在PCB的底面（Bottom面）乃至双面镜像贴装都很常见，如图1所示。
但是，这种布局存在一定的风险。双面表面贴装PCBA，一样平常首先焊接PCB底面的元器件，然后再焊接顶面（Top面）的元器件。一方面，PCBA在过再流焊炉时，由于高温的软化与重力浸染，PCBA的基板会发生向下的波折变形，这种变形会可能导致布局在PCB底面的BGA在再流前因热应力而开裂。另一方面，第二次SMT时，也可能由于印刷支撑不得当而开裂。不管那种应力，二次再流焊后看到的这种BGA焊点断裂征象，具有相同的裂纹描述特色，因此，我们把它归于同类，称为BGA双面再流焊开裂。
2 案例
某PCBA为双面再流焊接工艺布局。生产时创造1/100的单板测试不通过，电路剖析定位于底面的某一BGA，如图2所示。
由于失落效焊点的位置已经知道，我们随机抽取了3个失落效样板做切片剖析。
1）1#样品，共涌现2个焊点断裂，位于BGA下边左1、2点，如图3（a）所示。两个焊点的裂纹特色一样，裂纹都位于BGA侧焊盘与焊料界面处（IMC根部），且裂痕两端与焊盘拉开，如图3（b）所示。
2）2#样品，断裂点同1号样品，但裂纹位置不同于1号样品，裂纹涌如今PCB基材内，如图4所示，属于范例的坑裂征象。因裂纹照片不是很清楚，笔者用线条做了标示。
3）3#样品，断裂点位置与裂纹特色同1号样品。
3 机理推测
此板失落效的模式一样，3个失落效样板，均为同一BGA焊点失落效。
首先，我们剖析一下失落效样品的范例切片图（图5），我们可以看到两点：（1）裂纹位于BGA
焊盘与焊料球的界面，焊料球侧靠近焊盘边缘处裂纹表面呈圆形（实际上是球形，切片图表现为圆形）；（2）在圆形的表面上能够清晰地看到IMC的存在。
看到这种描述的断裂焊点，如果不加思虑，可能会认为这是BGA封装的问题，详细讲便是BGA载板焊盘部分润湿。这显然不合情理，如果BGA植球时，焊盘部分不润湿，焊球一定是偏位的，由于熔融焊料在表面张力浸染下一定位于润湿区域的中央位置。那么，这种裂纹是若何形成的？
根据裂纹描述特色，我们可以推测到：
第一，BGA封装质量不存在问题。为什么？从图5中我们可以看到，断裂焊料球表面存在IMC，解释BGA植球时是好的，焊球与BGA焊盘间形成了良好的IMC。
第二，BGA第一次焊接良好。我们知道BGA焊接时，首先是焊膏熔化，接着BGA塌落、焊料与焊球领悟，末了形成焊点。焊接过程中，在焊点凝固前，BGA焊球与BGA载板焊盘间因液态状态，任何力不会导致焊点开裂。凝固期间，仅有一种概率极小的断裂形式可能发生——紧缩开裂，但是它有范例的描述特色，断裂发生在BGA焊盘IMC外，如果发生这种开裂，我们在图5中就不会看到IMC涌如今焊球表面。一旦焊点凝固，BGA的任何动态变形都不敷以导致焊点开裂。因此，我们可以打消BGA首次焊接不良的疑点。
同理，也不可能发生在第二次过炉期间。
第三，此开裂也不会发生在第二次焊接后。焊接后，焊点的开裂只有应力导致的开裂，不管是塑性断裂还是脆性断裂，形成的裂纹都不可能有呈圆形的这种描述。
第四，打消以上各类缘故原由，这种断裂只能发生在第二次过炉前，且裂纹也符合这种推断。由于裂纹发生了变形，高下对不起来。
综上所述，双面再流焊接BGA焊点开裂的机理是：双面再流焊BGA焊点的开裂发生在第二次焊接前。发生断裂的BGA焊点裂纹表面，在第二次焊接过程中，受到高温气体的浸染被严重氧化。在焊球熔融时由于缺少助焊剂的浸染而不能与断裂的焊盘领悟，终极导致不良连接的形成，表现为BGA载板焊盘不润湿的假象。BGA双面再流焊开裂焊点的形成机理如图6所示。
回过分，我们再剖析下样品2#，其焊点断裂形式为坑裂征象。这种焊点失落效模式属于范例的应力断裂。
这再一次证明了BGA焊点受到了系统性的应力浸染，才导致了同一BGA（实际上与位置有关）焊点的开裂征象。也证明对其形成机理的推测的精确性。
4 双面再流焊接BGA焊点开裂的防控
我们理解了双面再流焊接BGA焊点开裂的机理，就清楚了如何防控——确保二次焊接前BGA焊点不发生开裂或断裂征象。
常日情形下，对付双面PCBA，底面焊接后，不会碰着装置作业，险些不存在应力的损伤机会。唯一可能导致BGA焊点开裂的便是二次焊接时印刷的支撑，特殊是靠边的支撑。如果靠近传送边的顶针比较高就会对附近BGA产生很大的应力，有可能导致BGA焊点应力断裂。这种情形下，再流焊接后就一定导致本文所谓的双面再流焊开裂征象。
5 总结
本文重点不在阐述一种范例的失落效案例，紧张想解释，不同缘故原由导致的焊点开裂裂纹有不同的描述特色，我们可以根据焊点断裂的描述特色，结合焊接的事理、装置的流程，推断焊点的失落效机理。从而进一步找到失落效的缘故原由并在今后的工艺方法上加以优化与防控。
