分 析 结 论 ：BGA 焊点焊料与 PCBA 焊盘润湿性较差，焊料与焊盘之间未形成良好的金 属 间合金层，因而焊料与焊盘之间的结合力不强；焊料与焊盘润湿**的主 要原因是PCB 焊盘可焊性差。
仪器、设备名称 型 号 编 号 仪：
1， 立体显微镜 LEICA MZ 6 011701145 器
2， X 射线能谱分析仪 Dx4i 011701122 设 备
3， 扫描电子显微镜 XL-30 011701122-1
4， 金相显微镜 OPTIPHOT200 011701120 主 检 编 制 审 查 批 准
一 样品描述
所送样品包括三片 PCBA（手机主板）、四片相应的空白 PCB 以及工艺过程中 使 用的CPU 器件和焊锡膏，PCBA（手机主板）的型号为C389,样品的外观照片见图 1所示，委托单位要求对 PCBA 上的 CPU 与 Flash 器件焊接质量进行分析。
图 1 样品的外观照片
二 分析过程
2.1 外观检查
用立体显 微 镜对空白 PCB 和 BGA 器 件 进 行 外观 检 测，发现 BGA 器件的焊 球大小均 匀一 致，共面 性良好（见图 2 和 图 3）；空白 PCB 焊 盘表面存在一些坑 洼点（见图 4 和图 5）， 除 此 之外未 观 察 到 明 显的 异 常。
图 2 CPU 器件中 BGA 焊球的外观照片 图 3 CPU 器件中 BGA 焊球的局部外观照片
2.2 X-RAY 检测
为了对焊点的内部状况进行检测，采用 X 射线系统对焊点质量进行无损检测， （X-Ray 的照片见图 6 至图 9），由照片可观察得出 BGA 焊点大小均匀一致， 除发 现焊点内部存在少量空洞外，未发现焊球错位，焊料熔融不完全以及桥连等 明显焊 接缺陷。
2.3 金相切片分析
在样品上截取失效的 BGA 器件，用环氧树脂镶嵌后打磨抛光，用金相显微镜 观 察 BGA 器件焊点的金相切片，焊点的金相照片见图 12～图 25。其中 CPU 焊点 的典型 金相照片见图 12～图 19，由图可以发现部分焊球焊料与 PCB 焊盘之间润 湿**，未 观察到良好的金属间化合物层，个别焊点甚至发现存在开裂现象；同时 还观察到焊 球焊料熔融不完全，存在空洞等缺陷。
图 22～图 27 是 Flash 焊点的典型金相照片，由图同样可以发现部分焊球 焊料 与 PCB 焊盘之间润湿性不够良好，焊料与焊盘之间未形成良好的金属间化合 物层。
由以上 BGA 焊点的金相照片分析发现，部分 BGA 焊球焊料与 PCB 焊盘润湿 性不 良，存在裂缝以及焊料熔融**等现象，这说明焊球焊料与焊盘之间未 形成良好的金属间化合物层。而导致焊球焊料与 PCB 焊盘润湿**的原因可能 存在如下几方面： （1） PCB 焊盘氧化严重或沾污外来污染物导致焊盘的可焊性**。 （2） 使用的焊锡膏润湿性**。 （3） BGA 焊锡球可焊性**。 为了分析 BGA 焊球的质量，对未使用的 CPU 焊球和从所送手机主板上脱落的 CPU
焊球进行金相切片分析，发现无论是未使用的 CPU 焊球还是脱落的 CPU 焊球焊料 熔 融均不够良好，焊球内部发现存在裂缝等缺陷，这说明 BGA 焊球质量不够良 好。
2.4 焊锡膏润湿性分析
按照 IPC-TM-650.2.4.45 的要求对工艺过程中使用的焊锡膏的润湿性进行测 试，发现所使用的焊锡膏的润湿性良好（焊锡膏的可焊性试验照片见图 26 和图 27）。
2.5 空白 PCB 板焊盘的可焊性试验
按照 IPC-STD-003（Solderability Tests for Printed Boards）要求，对委 托单位所送的空白 PCB 的可焊性进行测试，试验温度为 235,试验时间为 3S,所使 用 的助焊剂为中性助焊剂（焊锡膏的可焊性试验照片见图 28 和图 29），发现空 白 PCB 的部分焊盘的可焊性较差（见图中红色箭头所指的黄色焊盘），焊料对焊 盘的润湿 **或弱润湿，这说明 BGA 金相切片中发现的焊球与焊盘润湿**与 PCB 部分焊盘 的可焊性**有关。而引起焊盘可焊性**的原因可能是焊盘氧化 严重或表面沾污 有机物。
2.6 SEM 和 EDAX 分析
首先对图 21 所示的开裂焊点进行 EDAX 分析，发现标识 A 处焊盘处的主要的 元 素成分为镍(Ni)和磷(P)以及少量的锡（Sn）（见图 30），由于锡含量较少， 这说 明开裂是位于 PCB 焊盘上的镍镀层与焊料之间，同时也说明 PCB 焊盘上的 镍镀层与 焊料之间未形成良好的金属间化合物层。
图 31 是图 21 标识 B 处焊料的能谱图，由图可发现主要含有锡（Sn） ,磷 （P）， 镍(Ni),碳（C）等元素，由谱图中检测到镍含量较多，这也能进一步说明 PCB 焊盘 上的镍镀层与焊料之间未形成良好的金属间化合物层。
另外，对 CPU 器件脱落的 PCB 焊盘进行 SEM 观察，发现焊盘表面存在较多的 裂 缝，这说明镍镀层的表面的致密性较差（见图 32 和图 33），因此，后续浸金 工艺 中的酸液容易残留其中，致使镍镀层腐蚀氧化，这必将导致焊盘的可焊性不 良。
接着对空白 PCB 的焊盘进行 SEM 观察，发现焊盘表面存在裂缝，这说明金镀层 的表面的致密性不够良好（见图 34 和图 35），对焊盘进行 EDAX 分析（结果见图 36）， 发现主要存在碳（C）,镍(Ni)和金(Au)等元素，由焊盘表面含有碳，这说明焊盘表 面粘附的外来污染物为有机物。
2.7 综合分析
(1) 由 BGA 焊点的金相切片和 X－ray 可见，BGA 焊球焊料与 PCBA 焊盘 润湿性 较差，焊料与焊盘之间未形成良好的金属间合金层，因而焊料与焊盘之间 的结合力 较差，致使焊点容易出现裂缝。
而导致焊球焊料与 PCB 焊盘润湿**的原因可能存在如下几方面：
(a) PCB 焊盘氧化严重或沾污外来有机物导致焊盘的可焊性**。
(b) 使用的焊锡膏可焊性**。
(c) BGA 焊锡球质量较差，可焊性**。
(2) 对未使用的 BGA 器件焊球和脱落的 BGA 焊球进行外观及金相切片分 析，发 现 BGA 球大小均匀一致，焊球共面性良好，但焊球焊料熔融不够良好， 焊球内部发 现存在裂缝等缺陷，这说明 BGA 焊球质量不够良好；而从脱落的 CPU 器件的焊点来 看，脱落位置主要位于焊盘与焊料的连接处，并不是焊球本身开裂 而脱落，这说明BGA 焊球质量较差并不是导致 BGA 焊球焊料与 PCBA 焊盘润湿性较差的主要原因。
(3)进行焊锡膏的可焊性试验，发现焊锡膏的可焊性良好，这说明 BGA 金相切 片 中发现的焊球与焊盘润湿**并不是由于所使用的焊锡膏可焊性较差引起的。
(4)进行空白 PCB 焊盘可焊性试验，发现 PCB 焊盘的可焊性较差，说明焊球与 焊 盘润湿**和结合力不强与 PCB 焊盘的可焊性较差有关；对空白 PCB 焊盘和 器件脱 落的 PCB 焊盘进行 SEM 观察和 EDAX 分析，发现金镀层和镍镀层表面存在 裂缝，镀层 的致密性不够良好，这容易导致镍镀层氧化腐蚀而使焊盘的可焊性不 良，同时焊盘 表面检测到沾污外来的有机污染物。因此，可分析得出 PCB 焊盘 可焊性较差可能一 方面与镍镀层结构不致密，酸液容易残留其中，致使镍镀层腐 蚀氧化有关；另一方 面与焊盘表面粘附外来的有机污染物有关。
由于焊盘的可焊 性较差才导致焊盘与焊 料之间润湿**，不能形成良好的金属间化合物层。
三 分析结论
根据以上分析，可以得出以下结论： BGA 焊点焊料与 PCBA 焊盘润湿性较差，焊料与焊盘之间未形成良好的金属间 合 金层，因而焊料与焊盘之间的结合力不强；焊料与焊盘润湿**的主要原因是 PCB 焊盘可焊性较差。
尊敬的客户：
您好，我司致力为广大用户提供高品质产品、完整的解决方案和上等的技术服务。主要产品有松下贴片机，雅马哈贴片机，三星贴片机，西门子贴片机，juki贴片机，自动贴片机，回流焊设备，led贴片机等等。您可以通过网页拨打本公司的服务专线了解更多产品的详细信息，至善至美的服务是我们永无止境的追求，欢迎新老客户放心选购自己心仪产品，我们将竭诚为您服务！