IPC-7095D-CHINESE NP 2019.pdf - 第171页
IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 155 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 。…
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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
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–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
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• BGA 的位置
• 印制板厚度
• 叠装
• 连接盘尺寸
• 加固机制
• 焊料体积
• 焊料机械特性
• 焊料蠕变特性
• 焊点界面质量
作为一种补救措施，一些设计人员（特别是手机业）采用较大的角落连接盘、拉长的连接盘和 / 或边缘粘合，
角落粘合和底部填充粘合以增强其稳健性。从组装的角度来说，强制使用合适的夹具和进行适当的操作是避免
焊点损伤的关键。
8.4.1.7 失效特征 7：不充分再流
当焊球没有充分受热使焊料达到高于液相线温度时，不充分再流就会发生。
不充分的再流焊点通常见于 BGA 中心部分的下方，因为这些区域在焊接过程中的受热最慢，最有可能达不到
足够的焊接温度。
有时，出现不充分再流焊点是有关元器件特征，在再流过程中将区域的热量带走。下面的图 8-17 列举了一个
基于此造成不充分熔融焊点的例子。
图 8-17 切面图示再流过程中不充分熔融的焊点
图注：焊点位于插座凸轮的下方
8.5 影响可靠性的关键因素
8.5.1 封装技术
面阵列元器件有各种各样的类型和材料。大部分商用阵列器件采用塑料灌封以及增强刚性有
机基板中介材料进行封装。对于封装到印制板的互连，采用为金属化连接盘或合金球（焊球）。当封装高度有
问题时，通常规定用 LGA IC，不然采用小合金球的 BGA 互连系统。
大部分塑封基 BGA 上配置的触点合金是锡铅（共晶）或 SAC（无铅）成分。使用陶瓷基基板的面阵列封装配
置高铅焊球或柱状焊料（如 PbSn10）。面阵列封装变化种类的不断增长使非增强介电膜适应于基板与灌封材料
的不同组合。FBGA 和芯片尺寸封装也已得到广泛使用（尤其是便携或手持电子产品），同时许多较高功率应
用整合了封装内置散热器或散热层（见第 4 章 ）。