BGA 封装的焊点失效分析

张浩敏 ， 李晓倩 ， 张旭武 ， 李鹏

（1.工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610；2.宁波赛宝信息产业技术研究院有限公司， 浙江 宁波 315040；3.工业和信息化部电子第五研究所华东分所， 江苏 苏州 215011）

0 引言

随着电子产品向小型化、 便携化、 网络化和高性能方向发展， 对电路组装技术和I/O 引线数提出了更高的要求。 而球栅阵列封装（BGA： Ball Grid Array） 器件芯片的管脚分布在封装的底面，将封装外壳基板原四面引出的引脚变成以面阵布局的Pb/Sn 凸点引脚， 有效地消除了精细间距器件中由于引线而引起的共平面、 翘曲的问题， 满足了电子电路小型化需要容纳更多I/O 引线的要求， 且更容易使用SMT 与PCB 上的布线引脚焊接互连，其成品率高、 电性能优越和散热性好等优势， 使得BGA 在电子产品生产领域获得了广泛的应用[1-3]。

BGA 封装也存在一些问题， 例如： 焊点目测较困难， 对失效焊点的具体失效分析比较困难；BGA 器件和电路板材料的热膨胀系数 （CTE：Coefficient of Thermal Expansion） 差 别 较 大，容易使焊点内部产生热应力， 并在工作/停止的循环中不断地积累疲劳损伤， 在应变不协调处产生应力集中， 导致裂纹萌生和扩展， 应力越高， 应变越大， 裂纹萌生和扩展的可能性越大， 最终导致电子器件热失效[4-7]。

为了确认BGA 封装失效的具体原因， 本论文利用X 射线扫描、 染色渗透、 金相分析、 扫描电镜和热分析等方法对BGA 封装中PCB 焊盘坑裂的原因进行了分析， 最终得出结论， 认为热应力是焊盘坑裂的主要原因。

1 案例分析

1.1 背景

组件装配外壳后到客户端， 客户使用一段时间后出现功能异常， 经定位为BGA 封装器件的焊点失效。……