BGA锡球裂开怎么办？看看这个案例是如何改善的？

PCBworld 2022-12-20 11:00

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一般公司的新产品开发偶尔会遇到裸机高处落下的【冲击测试（drop test）】后发生BGA锡球裂开的问题，如果RD有比较好的sense，就应该把产品拿去做一下应力应变分析，而不是直接就把所有的BGA掉落问题都赖给PCBA制造工厂的SMT制程。

就深圳宏力捷的经验来看，BGA锡球裂开的问题其实很难仅靠工厂的制程管理与加强焊锡来得到全面改善，如果产品设计时RD可以多出一点力气，制造上就会省下很多的成本。

以下面这个案例来说，可以省下底材填充胶(Underfill)的材料费与工时费用，这还包含了间接管理与修复的费用，也可以提高产品的信赖度，更可以降低日后可能的市场商誉品质损失。

（BGA锡球开裂问题其实牵涉到很多的环节，「焊锡不良」只是其中一项而已，很多人一看焊锡开裂的第一个反应就是焊锡不良，但站在科学客观的角度来看问题时，只要看到焊锡的IMC有均匀的长成，基本上焊锡就没有太大的问题，再来就得探讨应力与焊锡强度的关系了，因为不论焊锡再如何加强，其承受应力的能力提升总是有限的，一定应力大于焊锡强度，焊锡破裂是可想而知的，所以在检讨完焊锡品质后，接下来就该检讨如何消除应力的来源与加强机构的抗应力设计了，本案例已经是先确认焊锡没有问题，所以才会要求RD加强机构设计来改善应力冲击。）

其实BGA锡球开裂的最大问题十有八九都来自于应力(Stress)，不管是SMT回焊高温时板子弯曲变形所形成的应力，还是产品因为机构组装所形成的应力，或是因为客户使用时撞击，或不慎掉落地面所造成的外力，这些其实都是应力的来源，如果设计之初就可以模拟各种状况做应力应变分析，并针对可能产生应力的部份做一些设计调整以降低应力的影响，相信可以让BGA产品的生产品质更加稳定，甚至还可以移除一些不必要的underfill制程，达到节省成本的利益。

不知是否因为深圳宏力捷对新产品有过多次的类似要求，还是大家终于认识到设计影响制造的严重性，公司这次新产品的设计团队总算有个比较好的回应，也花了心思做了BGA锡球开裂的特性要因分析，发现应力的来源，并且做了设计变更来改善这个BGA锡球开裂的问题，当然有先用mockup的材料来做验证，结果也著实让人满意，事后实际修模生产后再做最终QA验证也都没有再发现BGA开裂的问题，真心希望这个「应力应变验证动作」以后会是RD验证的标淮程序。

利用应变计(Strain Gauge)验证机构设计变更前后对BGA锡球开裂位置的应变量分析

以下就是这款产品的大概设计外型与BGA所在位置，为了方便客户使用时不至于发生屏幕反光，所以产品设计了一个类似收银机的倾斜屏幕，也就是这个倾斜角让BGA零件在产品做正背面落下测试时承受了巨大的电路板变形量，以致造成BGA锡球裂开，因为产品的侧边(side)及角落(corner)摔落都没有发现问题，以前的例子几乎都是在角落摔出问题的。