相信很多人一直都有个疑问,要如何判断BGA掉落是来自于SMT贴片加工厂的制程端所造成的不良?还是因为电路板的制程缺陷所引起?或是设计上的问题?
不过,根据众焱电子的经验,很多设计者只要一碰到BGA或是其他零件掉落的问题,往往就是一口咬定是SMT制造端焊接不良所造成,这让很多SMT工厂端的工程师想反击却又百口莫辩。
根据众焱电子的了解,BGA掉落的原因虽然大部分与工厂或零件的制程不良有关,但也不能排除电路板及机构设计上有信赖度的问题。
一、先澄清问题发生的环境
在真正开始分析问题之前,有必要先了解问题发生的环境状况,因为在不同状况下所发生的相同不良现象,往往可能来自不同的真因(Root Cause),一般BGA会掉落通常是发生在产品摔落测试的时候,或是客户使用不小心从高处跌落,如果在没有外力施加其上就发生掉落,那几乎可以很肯定99%是产品或零件的制造过程有问题,一般不外乎空、假焊或零件焊接面氧化造成,ENIG表面处理的板子也有可能含磷量太多所造成的黑垫现象(Black Pad)。
二、接着了解问题发生的本质
其次要了解问题的本质,先想想在正常情况下,零件究竟会从哪个断面破裂掉落呢?当然是从其最脆弱的地方破裂咯,那如果是SMT的reflow焊接没有焊好,那就应该会断裂在BGA的锡球与电路板的焊垫之间,当然会发生在这个地方的断裂,也有可能是BGA的锡球氧化,或电路板的焊垫氧化所造成。
如果是焊垫的设计太小导致无法承受太大的落下冲击力时,就会造成电路板上的焊垫有被拉扯下来的现象,其实这种现象也有可能是PCB厂商压合不好所造成。另外也有可能是锡球内有太多的气泡,造成锡球的强度不足而断裂在锡球的中间。
三、同时检查BGA与电路板的断面
就因为BGA掉落有种种的可能原因,所以我们在分析这样的问题时,最好要同时检查电路板与BGA的零件面,以确认它的断裂面位于何处,还要检查其断裂面的形状以判断是外力的强力拉扯或是焊接不良造成,所以最好要准备高倍显微镜,有必要的话还得准备SEM/EDA (Scanning Electron Microscope/Energy-Dispersive X-Ray spectroscopy)来分析断裂面的元素组成成份。
未完待续…