BGA枕头效应的形成原因和观察方法

枕头效应发生在BGA器件的回流过程中，由于器件、电路板的板翘或者其他原因导致的变形，使BGA焊球和锡膏分开，各自的表面层被氧化，当再接触时就形成枕头形状的焊接，而不是完整的良好焊接。

 

本文主要介绍BGA枕头效应的形成原因和观察方法。

 

1. 枕头效应的形成原因

枕头效应的形成原因主要有4类：（1）材料不良（2）锡膏印刷和活性（3）回流焊炉温度（4）加工及储存环境

 

（1）材料不良

Tg（玻璃转化温度）较低的PCB或BGA载板在高温下易发生翘曲变形，使焊球接触不到焊膏，从而导致枕头效应；若BGA器件的焊球大小不一，则较小的锡球易出现枕头效应；此外，可焊性的较差的BGA器件与焊料之间无法形成良好的焊接，也会导致枕头效应。

 

         

 

（2）锡膏印刷和活性

锡膏印刷量不均，会造成焊球接触不到焊膏的可能性；锡膏印刷错位或偏位，使得锡膏熔融时将无法提供足够的焊锡形成接和；同样，BGA器件放置错位或者下压的距离不够也会导致同样的问题。

锡膏的助焊剂活性不够或者含量较少，会使BGA器件与焊料之间无法形成良好的焊接，导致枕头效应。

 

         

 

 

（3）回流焊炉温度

预热区的温度升温太快，易使助焊剂过早挥发，形成焊锡氧化，造成润湿不良。其次，最高温度调得过高或过久，易使PCB或BGA载板变形。

（4）加工及储存环境

BGA封装完成后，厂商都会使用探针来接触焊球作功能测试，如果探针的清洁度处理不当，可能会使污染物沾在BGA焊球上从而形成焊接不良。BGA器件未被妥善存放于温湿度管控的环境内，也可能造成焊球氧化，影响焊锡的接合性。

 

2. 枕头效应的观察方法

（1）X-射线观察

对失效的BGA进行X-射线观察（最好用CT），根据BGA焊点的双球阴影现象确定是否存在枕头效应。此法无须破坏样品，但观察成本较高。

 

 

 

（2）切片观察

对BGA焊点进行镶样、研磨、抛光和腐蚀后观察焊点截面是否存在枕头效应。此法须破坏样品，耗时较长，但可观察到截面情况。

 

 

 

（3）红墨水染色观察

用红墨水对BGA器件进行染色，根据红墨水的渗透情况进行判断。发生枕头效应的焊点其断面为光滑圆弧断面而不是粗糙断面，相比于断裂焊点，其颜色较暗，没有那么鲜亮。此法操作方便，但其结果受人为因素影响较大。

 

 

 

枕头效应归根于焊球和锡膏的分离，可从上述因素排查BGA枕头效应的失效原因，根据实际的需求选择相应的观察方法。

 

简介

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