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01什么是焊點二次回流？

在電子制造行業(yè)，隨著電路板密度的增加，單面布局器件已經無法滿足功能的需要，因此雙面布局表貼器件，采用雙面回流焊接是非常常見的工藝路線。

圖1   雙面回流焊接工藝路線

采用雙面回流焊工藝時，首次回流焊接的PCB面上的器件在回流焊接第二面的時候焊點會出現(xiàn)重新熔化的現(xiàn)象，這稱為焊點二次回流。

在雙面回流焊工藝中焊點二次回流、二次凝固，這個過程會造成金屬間化合物的增厚和焊點形貌的微小變化，一般情況下也不會出現(xiàn)二次回流焊點的焊接失效問題。

02 BGA焊點二次回流造成的焊點失效案例

但是行業(yè)內出現(xiàn)過極少的雙面回流工藝中二次回流后焊接失效的問題，雖然數(shù)量不多，但是對于高可靠性的產品來說，卻是一個隱患。由于對二次回流造成的焊接失效機理行業(yè)內研究的很少，還沒有形成共識，所以一旦出現(xiàn)這樣的問題，可以采取的措施往往就是規(guī)避它，也就是修改工藝路線，采取措施避免二次回流的發(fā)生。

2004年蘇州旭電出現(xiàn)過雙面回流焊接后PBGA器件的焊盤側焊點開裂的現(xiàn)象，該失效的PBGA器件結構如圖2 所示，焊點的材料為錫鉛焊球，器件側焊盤為Ni-Sn焊接面，PCB焊接面為Cu-Sn焊接面。

圖2  出現(xiàn)二次回流焊點開裂的PBGA器件

PBGA焊點出現(xiàn)失效的位置在器件側焊盤和焊球連接處，連接處出現(xiàn)部分開裂和完全開裂兩種失效模式，圖3所示為完全開裂和部分開裂的焊接界面的截面圖。

圖3  焊接界面處完全開裂和部分開裂兩種失效模式

在高倍顯微鏡下可以看到在器件側焊盤界面處存在單一的Ni-Sn-Cu三元合金，如圖4所示。

圖4  在高倍顯微鏡下可以看到在器件側焊盤界面處存在Ni-Sn-Cu三元合金

03 BGA焊點二次回流焊接造成的焊點開裂分析結論

經過系統(tǒng)的失效分析后，得出的結論為：切片顯示焊接斷裂界面為器件側IMC和BGA焊球之間；在雙面回流工藝路線焊接條件下，布局在首次焊接面的BGA器件的焊點會出現(xiàn)二次完全重熔現(xiàn)象；二次重熔后，部分器件的Sn-Pb焊料在Ni-Sn-Cu三元合金界面出現(xiàn)退潤濕現(xiàn)象，導致焊點開裂；Ni-Sn-Cu三元合金的形成與器件側表面處理Ni鍍層和PCB的制作過程參數(shù)有關，但具體關系有待進一步研究。