相信很多人一直都有個疑問，要如何判斷BGA掉落是來自于SMT工廠的制程所造成的不良？還是因為電路板的制程缺陷引起？或是PCB設計上的問題？很多PCB設計者只要一碰到BGA零件掉落的問題，往往一口咬定就是制造端焊接不良造成，讓很多SMT工廠端的工程師百口莫辯。

根據(jù)深圳宏力捷的了解，BGA掉落的原因雖然大部分與工廠或零件的制程不良有關(guān)，但也不能排除電路板及結(jié)構(gòu)設計上出來信賴度的問題。

在真正分析問題之前，有必要先了解問題發(fā)生的環(huán)境狀況，因為在不同狀況下所發(fā)生的相同不良現(xiàn)象，往往可能來自不同的真因(Root Cause)，一般BGA會掉落通常是發(fā)生在產(chǎn)品摔落測試的時候，或是客戶使用不小心從高處跌落，如果在沒有外力施加其上就會掉落，那幾乎可以很肯定99%是產(chǎn)品或零件的制造過程有問題，一般不外乎空、假焊或零件焊接面氧化造成，ENIG表面處理的板子也有可能含磷量太多所造成的黑墊現(xiàn)象(Black Pad)。
 

其次要了解問題的本質(zhì)，先想想在正常請況下，零件究竟會從那個斷面破裂掉落呢？當然是從其最脆弱的地方破裂蘿，那如果是SMT的reflow焊接沒有焊好，那就應該會斷裂在BGA的錫球(ball)與電路板的焊墊之間，當然會發(fā)生在這個地方的斷裂，也有可能是BGA的錫球氧化，或電路板的焊墊氧化所造成；如果是焊墊的設計太小致無法承受太大的落下沖擊力時，就會造成電路板上的焊墊被拉扯下來的現(xiàn)象，其實這種現(xiàn)象也有可能是PCB廠商壓合不好造成；另外也有可能是錫球內(nèi)有太多的氣泡(voids)，造成錫球的強度不足而斷裂在錫球的中間。

就因為BGA掉落有種種的可能原因，所以我們在分析這樣的問題時，最好要同時檢查電路板與BGA的零件面，以確認它的斷裂面位于何處，還要檢查其斷裂面的形狀以判斷是外力的強力拉扯或是焊接不良造成，所以得淮備高倍顯微鏡，有必要的話還得淮備SEM/EDA(Scanning Electron Microscope/Energy-Dispersive X-Ray spectroscopy)來分析斷裂面的元素組成成份。
 

檢查BGA掉落時應該以相對應的單顆錫球及焊墊為單位，而且要同時檢查 BGA 的錫球與PCB的焊墊，這樣才能得到完整得答案。

可以先檢查BGA的斷裂面，看看錫球是否還留在BGA上面，沒有意外的話錫球應該都會留在BGA上面，如果錫球不在BGA上面，那就有可能是BGA零件本身的錫球焊錫不良。

如果BGA的錫球完好，再檢查錫球(Solder ball)的斷裂面有否出現(xiàn)粗糙凹凸不平的現(xiàn)象，有的話表示錫球的吃錫良好，斷裂應該是外力撞擊所造成。如果斷裂的錫面很光滑，還呈現(xiàn)出圓弧狀，那就很有可能是假焊(Non-Wetting)或是冷焊(Cool Solder)，想對的PCB焊墊上的焊錫面應該也會呈現(xiàn)出光滑的圓弧狀。

如果斷裂面是發(fā)生在錫球的中間，那就要檢查看看斷裂面有無部份內(nèi)凹的光滑面，這通常代表著錫球內(nèi)有氣泡產(chǎn)生，氣泡也是造成焊錫斷裂的可能原因之一，就像是中空的梁柱一樣，其支撐力就會減弱。錫球會產(chǎn)生氣泡的原因很多，一部分是reflow的profile沒有調(diào)整好，還有一部份是來自白目的設計者，硬是要把通孔設計在焊墊上，因為他們只在乎這樣可以節(jié)省空間，殊不知這樣會嚴重造成焊接不良、少錫、氣泡..等后果，然后要制造端買單。

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最后一個斷裂點是PCB的焊墊被拉扯下來，也就是說焊墊與PCB的連接處變成最脆弱的地方，會發(fā)生這樣的原因一般可能來自PCB的焊墊設計太小，或是PCB的壓合強度不足造成，也有可能是因為PCB的反覆高溫維修，弱化了結(jié)合強度，如果問題是來自前項，解決的方法可以加大焊墊的尺寸，另外還可以用綠漆(solder mask)把焊墊的外圈覆蓋起來，這樣也可以補強焊墊的強度；在所有方法都試過還不能解決問題后，再來考慮 underfill(底部填膠)吧，因為underfill真的很麻煩，不但要在reflow之后先完成測試增加填膠及烘烤的動作，維修起來也不方便呢。

那如果斷裂發(fā)生在 IMC 層呢？下次有機會再談吧！