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IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 154 图 8-12 显示了严重翘曲的印制板和 BGA 叠装 ，造成整个焊球阵列的这些焊点缺陷。 SMT 工艺优化解决方案 参见 9.4 。 A B C DE FG IPC-7095d-8-12-cn 图 8-12 再流焊后严重翘曲的 BGA 和印制板导致的焊点缺陷 A– 芯片 B– 封装基板 C– 印制板 D– NWO 非润湿开路 E– HoP 枕头效应 F– 焊料桥连 G–…
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8.4.1.4 失效特征 4：焊球缺失
图 8-10 显示了一例焊
球缺失，可能是焊球连接过程或由于操作损伤导致。
这种缺陷特征通常可用 X 射线或 ICT 检测到。
注：
有些器件可能会选择在特定位置空缺阵列以优化
线条 / 布线，并提供热机械应力释放（如角落区域）。
参考器件焊球阵列的规格以确认观察到的连接盘并非
有意的空缺。
8.4.1.5 失效特征 5：印制板和 BGA 叠装翘曲
随着
封装基板和印制板变得更薄，动态翘曲的幅度也已增
加，从而引起焊点有新的不同的形状。
当再流焊中印制板和／或 BGA 叠装出现翘曲时，
这种特征就会发生，如图 8-11 所示。对于倒装芯片
BGA，硅芯片的膨胀远比封装基板层压板要小。再流
焊时当 BGA 受热和冷却时，这种膨胀不匹配会产生
广义的“双金属条”效应。
这种效应会使封装产生动态翘曲。当受热至高于 220°C
时倒装芯片 BGA 变成凹形，即反向翘曲，但当退出再流炉冷却后翘曲减少。类似地，印制板也会显现出动态
翘曲行为，可从相对平整变为凸形或凹形（见图 8-11）。
A
G
J
L
B
(or)
F
H
K
D
C
E
D
C
E
D
C
E
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图 8-11 倒装芯片 BGA 和印制板的动态翘曲
A– 再流前，处于室温时
B– 受热至再流温度
C– 硅芯片
D– 封装基板
E– 印制板
F–FCBGA 封装：正向（+）翘曲 / 凸形
G– 印制板相对平整
H–FCBGA 封装负向（-）翘曲 / 凹形
J– 印制板正向（+）翘曲 / 凸形
K–FCBGA 封装负向（-）翘曲 / 凹形
L– 印制板（-）翘曲 / 凹形
BGA 和印制板在再流过程中的翘曲会影响焊点的成形，这导致各种焊点缺陷，尤其是在 SMT 工艺未优化的情
况下，这些缺陷包括：
• HoP
• HoP 开路 - 与 HoP 相似，但是焊球没有与连接盘上的焊料有任何接触
• NWO - 连接盘上没有焊料
• 焊料桥连
图 8-10 焊球缺失
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图 8-12 显示了严重翘曲的印制板和 BGA 叠装，造成整个焊球阵列的这些焊点缺陷。SMT 工艺优化解决方案
参见 9.4。
A
B
C
DE
FG
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图 8-12 再流焊后严重翘曲的 BGA 和印制板导致的焊点缺陷
A– 芯片
B– 封装基板
C– 印制板
D– NWO 非润湿开路
E– HoP 枕头效应
F– 焊料桥连
G–HoP 开路
基于质量的观点，印制板和／或 BGA 叠装的动态翘曲也会导致合格焊点的外形变化（见图 8-13 示例）。由
于沿焊点表面所有点的切线与任一连接盘表面所成最小角（图 8-13 左上角照片的蓝色）≤90°，所以大部分
BGA 焊点为凸形焊点。
图 8-13 可接受凸形焊点示例
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印制板和／或 BGA 叠装的动态翘曲可将一些焊点拉伸
成圆柱状。对于圆柱状焊点，焊点表面与印制板连接
盘任一侧垂直。图 8-14 展示了一种可接受的圆柱状焊
点。
8.4.1.6 失效特征 6：机械失效
ICT 测试时由印制板
弯曲导致的机械应力并不少见。随着 BGA 尺寸增加，
即使需要的探测焊盘是在 BGA 的周边和背面，角落焊
点所承受的应力变得更加显著。有时由探针和真空吸
附力造成的机械应力可忽略，但重要的是要注意由机
械应力引起的过度单调应力会导致焊点失效。
因为最薄弱界面是断裂发生处，这种失效特征可能是
不同的。裂纹可能在 BGA 焊球内、在印制板或封装界
面或在印制板内如起翘的连接盘。图 8-15 显示的是由
过度机械应力造成的两种角落连接盘起翘示例，这种
缺陷也被称为焊盘坑裂
焊盘坑裂会由于电气开路而造成焊点失效。最初的裂
纹会减弱焊点的机械连接。然后随着扩张，裂纹可能
会切断电气线路而造成开路（见图 8-17）。这种失效特
征会随着较高的无铅再流温度、较硬的层压板和密度
增加的连接盘或布线而增强。
BGA 焊点抗机械应力的稳健性与下列因素有关：
图 8-14 可接受柱状焊点示例
图 8-15 焊盘坑裂的两个示例（位于 BGA 角落）
图 8-16 节距 1mm 以下的无铅焊球的焊盘坑裂
A – BGA 焊盘的蚀刻线断裂
图注：
与连接盘相连的金属线条断裂明显；但是这种焊盘在亮场景的显
微镜下很难看出来。
A