焊球及焊盘表面氧化
若器件焊球氧化或PCB板焊盘氧化,韩料很难与焊盘之间形成牢固的冶金结合,从而不能提供持续可靠的电气性能,即表现为“虚焊”现象。
焊点裂纹
若BGA焊点在界面处出现裂纹,从而导致机械及电气性能失效,我们也称之为“虚焊”。BGA焊点裂纹主要是因为PCB基板和元器件的基膨胀系数不匹配(FR4的CTE为18ppm/℃,而硅芯片的CTE为2.8ppm/℃),焊点中存在残余应力而导致的。研究表明:BGA焊点(无论是SnPb还是SnAgCu焊点)裂纹绝大多数都是出现在焊球与器件的基板之间,即封装一侧,并且裂纹非常靠近封装一侧的金属间化合物。软件模拟与试验结果是吻合的。个人认为这种结论在一定程度上暴露了器件本身存在的质量问题。如图1、2为BGA焊点的金相分析图及光学检测图,裂纹出现在器件上端。
IPC-A-610D中指出:只要裂纹底部不深入到焊点内部影响电气及力学性能就能判定为合格。但如果焊点中有裂纹,可能暂时不会影响整机的电气性能,但是在高低温循环或冲击的载荷下裂纹进一步扩展使焊点断开,则会导致整机失效。因此在实际生产张总找那个,尤其是军品,BGA焊点是不允许出现裂纹的。
冷焊焊点
在回流阶段,如果焊料在液相线以上温度时间过短,焊料与焊球还没有充分融合到一起随即进入冷却区,这样就会出现冷焊焊点,这种焊点表面粗糙,长期可靠性差,很容易引起焊点失效,形成“虚焊”。
其他
主要体现在印制板设计及印制板制造方面。如果BGA焊盘和过孔之间的阻焊焊膜质量不过关或被破坏掉或者过孔设计在焊盘下面,则焊膏在加热时很容易流到过孔里面使得该焊点处的焊膏量变少,进而使得整个BGA器件的焊球不共面,成为“虚焊”的隐患。
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