BGA焊接失效的種類眾多，包括焊料空洞失效，焊點失效和熱應力導致的元器件失效等，為了研究BGA封裝失效的機理，我們使用高低溫氣流沖擊系統，對無鉛焊接的 BGA進行失效分析，分析內容如下。
BGA焊接失效分析：
試驗設備：環儀儀器 高低溫氣流沖擊系統
測試對象：對焊球節距為1.3mm ，封裝尺寸為30mm*30mm的BGA進行冷熱沖擊試驗
試驗過程：
將BGA封裝的元器件放置在高低溫氣流沖擊系統的載板上，根據JEDEC 規定的冷熱沖擊試驗的溫度范圍和變化率，從35 ℃開始上升到125℃，在此停留15min，然后再降到-65℃，在-65 ℃同樣停留15 min，這樣，以-65~+125 ℃為一個循環。
通過600個循環后，停止冷熱沖擊試驗，將樣品靜置30min 后取出，通過拋磨的方式做成切片。
試驗結果分析：
冷熱沖擊試驗，由于其溫度改變率大，在高低溫段停留的時間長，因此，比一般的熱循環會對元器件封裝造成更大的損傷，在本研究中經過600個循環后，從切片中可發現 BGA焊接處有明顯的失效行為，如圖2，圖3和圖4所示。
在圖2中與盲孔相連的焊接位置有空洞出現。溫度快速上升到高溫段并且停留的過程中焊料還會發生高溫蠕變，致使焊接位置的力學性能降低，熱應力增大;由于受到應力的作用，焊料中的氣體不能及時排出，造成焊料的大面積孔洞。這會阻礙熱量的傳遞，導致局部高溫，使元器件失效。
從圖3可以看出，介于焊球與焊盤間的焊料有微小的空洞。焊點的力學可靠性依賴于焊料與焊球和焊盤之間的結合，焊料的微觀結構和成分對其有決定性的影響。
圖4顯示了焊料的脆性斷裂，使 BGA 完全失效。
試驗結論：
1.裂紋處的 EDS 分析結果表明，在元器件回流焊和冷熱沖擊試驗中，由于焊盤表面的物質與焊料中的物質相互擴散，并形成IMC，這些不同物質的熱膨脹系數不一致，導致焊點的可靠性降低，從而在高低溫沖擊下失效。
2.另外，焊料會與經過沉Ni/Au 處理的焊盤表面的物質相互擴散，從而降低它們之間的連接能力，使BGA失效。
如需了解更多BGA焊接失效分析研究，可以咨詢環儀儀器相關技術人員。
