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嘉峪檢測網(wǎng) 2019-11-15 15:09

BGA焊點(diǎn)氣泡過大失效分析

BGA焊點(diǎn)氣泡過大

一、失效背景調(diào)查

公司內(nèi)部某單位所使用的U73Z002.00 PCB回流焊後發(fā)現(xiàn)U1 BGA出現(xiàn)大型空洞（area> 25%）。對該位置進(jìn)行切片以確認(rèn)不良現(xiàn)象，結(jié)果如下圖所示。

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根據(jù)IPC標(biāo)準(zhǔn)，BGA焊點(diǎn)氣泡面積應(yīng) ≤25%

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二、空洞產(chǎn)生機(jī)理

氣體來源﹕

水汽：

(1) Flux與金屬氧化物(SnO/CuO) 反應(yīng)后產(chǎn)生水分

2RCOOH＋SnＯ/CuO—→Sn/Cu(RCOO)2＋H2O↑

(2) Flux中的有機(jī)酸酯化反應(yīng)生成水

RCOOH＋R`OH—→RCOOR`＋H2O↑

(3)組件、PCB或錫膏吸水、殘留水汽

助焊劑中有機(jī)溶劑揮發(fā)：Flux中有機(jī)溶劑在焊接高溫中揮發(fā)產(chǎn)生氣體。PCB焊盤盲孔殘留空氣

錫膏印刷時(shí)，錫膏覆蓋在盲孔上使孔內(nèi)空氣難以逃溢；回流焊時(shí)，內(nèi)部空氣受熱膨脹，形成上圓下尖形狀的空洞。

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1、由此可得：

盲孔結(jié)構(gòu)和PCB吸水殘留水汽可能是該種空洞不良的主要原因

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2、理論計(jì)算(1.72倍)與切片結(jié)果(1.77倍)相符，因此該空洞可能為盲孔殘留的空氣膨脹后形成

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3、切片圖測量可知該空洞直徑達(dá)200~300µm，遠(yuǎn)大于盲孔內(nèi)殘留空氣熱膨脹造成的空洞，所以該空洞不是僅僅由于盲孔內(nèi)殘留的空氣膨脹所產(chǎn)生。

切片圖片顯示盲孔底部存在凹坑，PCB制造需要經(jīng)過許多濕制程，凹坑容易積存水等液體物質(zhì)，并且不易被完全烘干，過SMT時(shí)這些液體就會氣化而產(chǎn)生大型空洞。

結(jié)論

盲孔上的空洞產(chǎn)生可能與盲孔結(jié)構(gòu)或PCB吸水殘留水汽有關(guān)。盲孔結(jié)構(gòu)上的較小空洞是由盲孔內(nèi)殘留空氣膨脹所造成，但并不會形成過大的空洞。

過大空洞的產(chǎn)生原因可能為盲孔底部存在凹坑以及孔壁裂紋，導(dǎo)致PCB濕制程中的水汽等液體殘留于盲孔側(cè)壁中，在回流焊高溫時(shí)汽化膨脹而成。

改善建議

建議采用電鍍填孔工藝，避免盲孔中的空氣受熱膨脹產(chǎn)生氣泡。

針對小型盲孔，建議采用激光鉆孔技術(shù)，避免盲孔底部凹坑的產(chǎn)生。

若選擇不改變工藝，建議在焊接前對PCB進(jìn)行烤板烘干處理。

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吹孔

焊接時(shí)，孔壁上的破孔向外吹氣稱為吹孔。

PCB通孔的破孔一般與鉆孔﹑鍍銅等流程有關(guān)﹐由于PCB基材需要經(jīng)過許多濕制程，難免會從破孔處吸入水汽、化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)在高溫下可能放出大量的氣體。

這些氣體會沿著孔壁的吹孔排放到焊錫中，加劇了大氣泡的生成。

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來源：優(yōu)爾鴻信檢測