BGA 封装的焊点失效分析

2021-03-22张浩敏李晓倩张旭武李鹏

电子产品可靠性与环境试验 2021年1期

关键词：分析

张浩敏，李晓倩，张旭武，李鹏

（1.工业和信息化部电子第五研究所，广东广州 510610；2.宁波赛宝信息产业技术研究院有限公司，浙江宁波 315040；3.工业和信息化部电子第五研究所华东分所，江苏苏州 215011）

0 引言

随着电子产品向小型化、便携化、网络化和高性能方向发展，对电路组装技术和I/O 引线数提出了更高的要求。而球栅阵列封装（BGA： Ball Grid Array）器件芯片的管脚分布在封装的底面，将封装外壳基板原四面引出的引脚变成以面阵布局的Pb/Sn 凸点引脚，有效地消除了精细间距器件中由于引线而引起的共平面、翘曲的问题，满足了电子电路小型化需要容纳更多I/O 引线的要求，且更容易使用SMT 与PCB 上的布线引脚焊接互连，其成品率高、电性能优越和散热性好等优势，使得BGA 在电子产品生产领域获得了广泛的应用[1-3]。

BGA 封装也存在一些问题，例如：焊点目测较困难，对失效焊点的具体失效分析比较困难；BGA 器件和电路板材料的热膨胀系数（CTE：Coefficient of Thermal Expansion）差别较大，容易使焊点内部产生热应力，并在工作/停止的循环中不断地积累疲劳损伤，在应变不协调处产生应力集中，导致裂纹萌生和扩展，应力越高，应变越大，裂纹萌生和扩展的可能性越大，最终导致电子器件热失效[4-7]。

为了确认BGA 封装失效的具体原因，本论文利用X 射线扫描、染色渗透、金相分析、扫描电镜和热分析等方法对BGA 封装中PCB 焊盘坑裂的原因进行了分析，最终得出结论，认为热应力是焊盘坑裂的主要原因。