BGA不良分析、改善报告

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1、BGA不良分析、改善报告史泓基目录一.概述跳转二.BGA上线质量情况简介跳转三.导致BGA不良的各种原因分析、以及对应预防措施跳转四.典型不良案例分析跳转五.双面BGA设计注意事项一.概述当前BGA（BallGridArray球栅阵列封装)在电子产品中已有广泛的应用，在我司实际生产应用中，由于物料不良、制程管控、返修难度高等因素，导致BGA器件失效率高，严重影响产品质量，甚至影响我司高端产品开发进度。如何提升BGA质量，已经成为当前PCBA质量改进中首要课题。本文主要针对BGA失效原因及质量提升方法进行分析，并提供相应失效原因的解决办法，为

2、提高含BGA元件PCBA合格率提供技术参考。希望能为公司当前在生产制造含BGA产品中遇到的问题，提供帮助。BGA有不同类型，不同类型的BGA有不同的特点，只有深入了解不同类型BGA的优缺点，才能更好地制定满足BGA制程要求的工艺，才能更好地实现BGA的良好装配，降低BGA的制程成本。BGA通常分为三类，每类BGA都有自己独特的特点和优缺点：1、PBGA（PLASTICBALLGRIDARRAY）塑料封装BGA其优点是：①和环氧树脂电路板热匹配好。②焊球参与了回流焊接时焊点的形成，对焊球要求宽松。③贴装时可以通过封装体边缘对中。④成本低。⑤

3、电性能好。其缺点是：对湿气敏感以及焊球面阵的密度比CBGA低2、CBGA（CERAMICBGA）陶瓷封装BGA其优点是：①封装组件的可靠性高。②共面性好，焊点形成容易，但焊点不平行度交差。③对湿气不敏感。④封装密度高。其缺点是：①由于热膨胀系数不同，和环氧板的热匹配差，焊点疲劳是主要的失效形式。②焊球在封装体边缘对准困难。③封装成本高。3、TBGA（TAPEBGA）带载BGA其优点是：①尽管在芯片连接中局部存在应力，当总体上同环氧板的热匹配较好。②贴装是可以通过封装体边缘对准。③是最为经济的封装形式。其缺点是：①对湿气

4、敏感。②对热敏感。③不同材料的多元回合对可靠性产生不利的影响。返回二.BGA上线质量情况简介统计数据查阅附件：从统计情况看：1.试产机型BGA不良率：12.9%；2.量产机型BGA不良率：0.85%3.PCB板不同供应商之间存在差异；4.OSP工艺直通率高于ENIG工艺；对BGA不良原因，我公司对BGA焊接不良原因分析较少，缺乏必要的分析工具和材料。以下是赛宝实验室提供数据：BGA开裂占：19%（BGA本身可焊性）PCB上锡不良：17%（PCB焊盘氧化、污染、分层、漏电、腐蚀等）焊点开裂占：16%（贴装工艺、热撕裂、空洞、虚焊、其他原因如：ES

5、D、MSD、设计等等占48%返回三.导致BGA不良的各种原因分析、以及对应预防措施导致BGA不良的原因较多，根据前面的数据统计，主要影响因素依次是：1.物料来料质量（BGA物料、PCB板、锡膏）、储存环境2.SMT制程控制3.PCBpad设计4.人员操作、ESD等其他因素返回1.BGA、PCB板来料质量控制a.BGA来料质量控制BGA机器本身的失效或不良是导致焊接不良的一个潜在危害。右图是未焊接使用的BGA图片，焊球内部存在裂缝缺陷。这种裂缝将可能引起焊球与BGA本体PCB之间形成假焊。这种问题，在不良分析中往往容易忽视，或找不出不良原因。来料检验部门有

6、必要对来料进行抽样，在显微镜下检验确认。BGA焊接后Ball与本体PCB板分离在一定程度上与BGA本体的质量不良有很大关系。下图：b.BGA物料管控导致BGA本身失效的原因可以大致分为两类:静电击穿和因MSD(潮湿敏感)原因失效两类。所以在使用前及使用过程中要有相应的防护措施。BGA物料储存防护措施1）BGA拆封与储存（1）真空包装未拆封之BGA须储存于温度低于30°C，相对湿度小于75%的环境，使用期限为一年。（2）真空包装已拆封的BGA须标明拆封时间，未上线的BGA，储存于防潮柜中，储存条件≦25°C、20%RH。（3）若已拆封BGA但未上线使用或

7、余料，必须储存于防潮箱内(条件≦25℃,20%R.H.)，尽量抽真空包装方式储存。2）BGA上线前使用需要烘烤（1）超过储存期限者，须以125°C/8h烘烤(若多次烘烤则总烘烤时数须小于64h)，才可上线使用。烘烤在达到去潮的目的的同时，也加速导致BGA球表面氧化，所以在确认物料没回潮的情况下，尽可能不烘烤。物料发到生产线，需要注意确认是否超过车间寿命，否则须要烘烤。实际操作建议：最好每次只发几个小时或一个班需求的物料。受潮的元器件过回流焊时，它所附带的潮气就会汽化，会出现焊球“吹孔”、”溅锡”、锡珠、气泡等不良，影响焊接质量。3.接触BGA的整个

8、过程需要采取静电防护措施。尤其是间接不是固定岗位的作业人员（包括技术、物料员、等