一、BGA封裝工藝概述

BGA（Ball Grid Array，球柵陣列）是一種高密度表面貼裝封裝技術(shù)，通過底部焊球陣列實現(xiàn)芯片與PCB的電氣連接。其核心工藝流程包括：

1. 材料選擇：使用焊料（如Sn-Pb、SAC合金）、基板（陶瓷、有機(jī)材料）及助焊劑，需確保材料兼容性和可靠性。

2. 焊球植球：通過回流焊或植球機(jī)將焊球固定在芯片底部焊盤上，需控制焊球尺寸、均勻性及共面性。

3. 回流焊接：采用高溫熔化焊球，實現(xiàn)芯片與PCB的連接，需優(yōu)化溫度曲線以避免冷焊、空洞等問題。

4. 檢測與修復(fù)：通過X射線、功能測試等手段檢測焊點質(zhì)量，必要時進(jìn)行返修。

二、BGA失效異常分析

1. 失效原因分類

• 制造工藝缺陷：

• 焊點空洞、橋接、偏移等焊接缺陷，導(dǎo)致電氣連接不可靠。

• 冷焊（溫度不足導(dǎo)致焊料未充分熔化）和葡萄球效應(yīng)（助焊劑揮發(fā)過度引發(fā)焊料顆粒化）。

• 材料性能問題：

• 焊料成分不均、基板熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配，引發(fā)熱應(yīng)力開裂。

• 介電材料老化導(dǎo)致絕緣性能下降。

• 環(huán)境與外力因素：

• 溫度循環(huán)、濕度腐蝕加速焊點氧化。

• 跌落、振動等機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致焊點裂紋擴(kuò)展。

• 設(shè)計缺陷：

• 焊盤設(shè)計（如阻焊膜限定SMD導(dǎo)致應(yīng)力集中）、散熱不足引發(fā)熱疲勞。

2. 典型失效模式

• 焊點裂紋：熱應(yīng)力或機(jī)械沖擊導(dǎo)致IMC（金屬間化合物）層脆斷，斷口呈平齊或齒紋狀。

• 焊球脫落：焊料與基板結(jié)合力不足，或外部沖擊導(dǎo)致焊球脫離。

• 空洞超標(biāo)：焊接過程中氣體殘留，降低焊點機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性。

3. 失效檢測方法

• 無損檢測：X射線觀察內(nèi)部空洞、橋接；紅外熱像分析熱分布異常。

• 破壞性分析：SEM/EDS檢測裂紋形貌及成分；染色試驗定位焊點失效位置。

• 功能測試：電學(xué)測試驗證信號完整性，熱沖擊/跌落試驗?zāi)M實際工況。

三、預(yù)防與改進(jìn)措施

1. 工藝優(yōu)化：

• 采用氮氣保護(hù)焊接，減少氧化；優(yōu)化回流焊曲線，避免恒溫區(qū)過長。

• 使用高精度模板印刷，控制焊膏量以減少空洞。

2. 材料管理：

• 選擇低CTE基板（如BT樹脂）匹配PCB材料；使用高可靠性焊料合金。

3. 設(shè)計改進(jìn)：

• 采用非阻焊膜限定NSMD焊盤設(shè)計，降低應(yīng)力集中。

• 增加底部填充膠（Underfill）提升機(jī)械強(qiáng)度。

4. 環(huán)境控制：

• 改善產(chǎn)品運輸/存儲條件，避免高溫高濕環(huán)境。

四、總結(jié)

BGA封裝的失效分析需結(jié)合工藝、材料、環(huán)境多維度因素，通過檢測技術(shù)定位問題根源，并針對性優(yōu)化設(shè)計與生產(chǎn)流程。

BGA封裝芯片清洗劑選擇：

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         合明科技運用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

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