【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第151页
9.2 过 度 塌 陷 BGA 焊 球 状况 塑 封 BGA 焊 球通 常 会 从 其 原始 尺寸 的 750μm 塌陷至 大 约 625μm 。 封 装 焊 接 至 板后 ， 焊 球 塌陷至 大 约 500μm 。 但 是 ， 如果 封 装 内 有 用于散热 的 散热片或散热块 ， 焊 球可能会 塌陷 低 至 300μm 。 当 焊 球 变平 时， 由 于 受 限的 焊 料 高度 与 焊点 柔 性 ， 其 可 靠性 就 会 降低 。并…
9.1.2 产品板⼦上的阻焊膜限定连接盘
阻焊膜限定连接盘的主要缺点在于由SMD（阻
焊膜限定）焊点产生的应力集中会成为焊点失
效的起源并且降低了可靠性。这种情况如9.1.3
所示。对于相同的焊点高度，相对于SMD连接
盘，使用非阻焊膜限定（SMD）时的疲劳寿
命因子增加预计大约1.25至3倍，对于更严苛的
负载条件下的焊点会有更大的改善。
SMD连接盘有三个主要缺点：
• 更少的基板面使
顶部脱开
• 接盘尺寸精确度损失
•降低的可靠性，因为它是焊点早期失效的起源
9.1.3 阻焊膜限定BGA失效
裂纹起始于焊料并最终传播下去并穿过⾦属间化合物层。
阻焊膜下的镍堆积也明显。
可能原因
裂纹始于阻焊膜尖角的焊料处。这种状况是由于焊球内的
应力而引起裂纹传播。
潜在的解决⽅案
设计产品板子时始终只使用金属限定（SMD）连接盘，
除非需要用阻焊膜限定连接盘来减少焊盘坑裂的发生。
可能原因
阻焊膜在板子连接盘上侵入过多。这种情况会在焊球中产
生应力，在温度变化期间会扩展裂纹。
潜在解决⽅案
设计产品板时始终只使用金属限定（SMD）连接盘，除
非需要用阻焊膜限定连接盘来减少焊盘坑裂的发生。
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9.2 过度塌陷BGA焊球状况 塑封BGA焊球通
常会从其原始尺寸的750μm塌陷至大约625μm。
封装 焊 接至板后，焊球塌陷至大约500μm。但
是，如果封装内有用于散热的散热片或散热块，
焊球可能会塌陷低至300μm。当焊球变平时，由
于受限的焊料高度与焊点柔性，其可靠性就会
降低。并 且，焊球的伸展可能会超出期望的节距
间隙。一个较
好的近似值是初始再流减少了大约
10%的高度；有散热片增加的重量时，这一数字
可能会增加至原始高度的25%（焊球直径）。连
接盘图形和阻焊膜间隙也在分析中扮演角色。
这种情况的极端值如9.2.1至9.2.4所示。
9.2.1 ⽆散热块的BGA球形，500μm的托⾼⾼度
9.2.2 有散热块的BGA球形，375μm的托⾼⾼度
9.2.3 有散热块的BGA球形，300μm的托⾼⾼度
可能原因
BGA的重量不会过度塌陷焊球。这是目标条件，并且作为
其他BGA或相同BGA上焊球的评测估量。
潜在解决⽅案
如需要更大的间隙采用垫片。同时也应该判断以检查焊球
塌陷的变化。
可能原因
带有散热块的BGA重量引起焊球过度塌陷。这种形变也许
可接受，这取决于元器件节距，以使焊球不接触。
潜在解决⽅案
强制要求使用垫片以防止焊球塌陷。
可能原因
带有散热块的BGA重量引起焊球过度塌陷。这是确定的质
量差的状况，应当纠正。
潜在解决⽅案
强制要求使用垫片以防止焊球塌陷。
2013年1月 IPC-7095C-C
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9.2.4 关键的焊膏条件 沉积的焊膏量对塑封
BGA连接是有帮助的，但对于良好焊点的形成
并不是非常关键，因为焊球本身可以作为焊料
的来源。但是如果是陶瓷BGA（CBGA），沉积
足够的焊膏非常重要。对于890μm的CBGA，建
议的焊膏量为0.12mm
3
，最少0.08 mm
3
。如果没
有沉积足够的焊膏，如9.3.1所示，焊点可靠性
可能会有问题。焊料必须加给高温焊球或柱是
因为封装端子的焊料体积对焊点没有贡献。
9.2.5 过厚膏体沉积
9.2.6 通过X射线和切⽚确定空洞 传输X射线
可以探测空洞的存在（浅色区）及相关的X-Y位
置。这项技术也可探测焊球不均匀或缺失（各种
深色图像直径），此类
情况的示例如9.2.7所示。
但需要用切面X射线来确定焊点中空洞的垂直
（Z轴）位置。
9.2.7 空洞和⾮均匀焊球
BGA中空洞的形成有很多原因。虽然更多常见的
空洞如9.2.7所展示，然而空洞的存在并不会造
成任何可靠性风险。如9.2.8中所示的空洞可以
承受1000次热循环（无冲击，0-100°C）。即便
在某些测试中，空洞并未减少疲劳寿命结
果，
焊点中过多空洞的存在是设计、工艺或材料出
现问题的指示。产品可靠性也应当验证。
可能原因
较 厚 的 膏体目的在于陶瓷非塌陷焊球，而非塑封BGA焊
球。
潜在解决⽅案
减少模板厚度；在BGA区域向下微蚀；减小模板开口。
可能原因
– 焊球连接中过多的空洞。
– 连接盘上导通孔设计（按照IPC-A-610，与连接盘上导通
孔相关的空洞不考虑是缺陷）。
– 快速爬升的曲线。
– 向前兼容情形（锡/铅BGA焊球用无铅焊膏）。
潜在解决⽅案
– 通过热应力或显微切片评估连接点的结构强度。
– 使用保温时间长的再流曲线。
– 避免潜在原因中指出的情况。
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