可靠性-焊點開裂

1、焊點開裂（黑焊盤）一、樣品描述：在測試過程中發(fā)現(xiàn)板上BGA器件存在焊接失效，用熱風拆除BGA器件后，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)PCB 焊盤存在不潤濕現(xiàn)象。二、染色試驗：焊點開裂主要發(fā)生在四個邊角上，且開裂位置均為BGA器件焊球與PCB焊盤間。開裂面積開裂模式?Type A: 100% 開裂Type 1:器件焊盤與焊球間開裂?Type B: 50%開裂 100%Type 2: PCB焊盤與焊球間開裂?Type C:開裂50%/?Type D:未開裂/?Type E:無焊點/三、金相及SEM分析圖2開裂焊球SEM照片富麟信Ni層腐蝕圖3開裂焊球SEM照片磷含重=F wt.%/(P + Ni)X.100%= 10.

2、72wt. %圖4失效PCBA焊盤富磷層EDS分析FW3F3 : *4fr.W ?-MBlKID0Cnlt: IS KeV : 9.5JW 2.1D3-JW!CPS; 36E lenientK Rati dUelght *iP V,8.19010.967SnL6,07SNiKA.838SK3,R551嘰即onElementK Ratinl/right *P K HzkK Tntal虬2岫100. BQOFE： 3Z4Z CfS 214&1CrMM: 2b KeV： 9.S4磷含重二P +X10Q%4.25wt. %圖5失效PCBA焊盤正常部位Ni層EDS分析四、綜合分析對所送PCBA器件焊點進

3、行分析，均發(fā)現(xiàn)已失效器件和還未失效器件焊點在IMC與Ni 層的富磷層（P-Rich）間存在開裂，且鎳層存在腐蝕；在焊接過程中，Sn與Ni反應(yīng)生成Sn/Ni 化合物，而鎳層中的磷不參與合金反應(yīng)，因此多余的磷原子則會留在鎳層和合金層界面，過 多的P在鎳和IMC界面富集將形成黑色的富磷（P-Rich）層，同時，存在的鎳層腐蝕會影響 焊料與鎳層的結(jié)合，富磷層和鎳層腐蝕的存在會降低焊點與焊盤之間的結(jié)合強度；當焊點在 組裝過程中受到應(yīng)力時，會在焊點強度最弱處發(fā)生開裂，BGA封裝角部焊點由于遠離中心點， 承受的應(yīng)力更大，故開裂一般會先發(fā)生在角部。由于未發(fā)現(xiàn)板子嚴重翹起、器件機械損傷等 異常應(yīng)力作用的特征，因此導致焊點開裂的應(yīng)力可能來自于回流焊接或者波峰焊接過程等環(huán) 境中所受到的正常應(yīng)力。同時，同批次及相鄰批次PCB樣品（生產(chǎn)日期0725和0727）Au/Ni焊盤SEM&EDS的分 析結(jié)果也表明，PCB焊盤Ni層也存在一定腐蝕。由以上分析可得，由于較厚富磷層（P-Rich）及鎳層腐蝕的存在，將降低焊點與焊盤之 間的結(jié)合強度，使得該處成為焊點強度最薄弱的地方，在受到正常應(yīng)力情況下，發(fā)生開裂失 效。五、分析結(jié)論（1）BGA器件焊接失效表現(xiàn)為焊點存在100%開裂，開裂位置發(fā)生在IMC與PCB焊盤Ni層的 富磷層（P-Rich）間。（2）導致BGA焊點開裂的原因是