BGA焊接开裂失效分析案例

一、案例背景

球栅阵列封装（英语：BGA、Ball Grid Array，以下简称BGA）技术为应用在集成电路上的一种表面黏着封装技术，此技术常用来永久固定如微处理器之类的的装置。

BGA焊接失效问题往往直接关系到器件的质量。基于此，下文针对BGA焊接出现开裂问题作出了分析。

二、分析过程

1. 外观分析

说明：一焊点（左）整体开裂（如放大图所示），另一焊点无异常（右），且二者都呈现向内扭偏的状态。

2. SEM分析

说明：由于芯片PAD与PCB 焊盘未中心对齐，整体焊球向内扭偏。

失效NG焊点

针对失效焊点的断面SEM分析，开裂焊点局部图示如下：

说明：开裂焊点特征是从IMC层开裂，开裂面有契合齿纹，断面平整。Ni层状态良好，无腐蚀异常。

良好OK焊点

针对良好焊点的断面SEM分析，焊点局部图示如下：

说明：未开裂焊点特征是IMC厚度主要在1μm左右，呈现晶枝状特征，符合客户提供标准要求。

3.成分分析

图谱1：IMC 图谱2：Ni层

说明：对焊点IMC层的成分分析表明其成分主要为Ni、Cu、Sn，含量比正常。Ni层P含量6.28%，在正常范围内。

三、分析结果

从上述检测分析结果判断， BGA有形成IMC层，焊点断口平齐，在1.65μm左右，且有契合齿特征，因此可推断焊点应是在成型后，受到外部应力的作用，导致IMC整体脆断。同时应力点集中于FPC焊盘侧，表明应力可能是由FPC侧传导而来。

注：由于送样切片样品（仅两个焊点）只能显示一个剖面的状态，焊点受到何种应力作用需要从原始外观或者整体断面上分析断裂痕迹。