BGA焊接失效的种类众多，包括焊料空洞失效，焊点失效和热应力导致的元器件失效等，为了研究BGA封装失效的机理，我们使用高低温气流冲击系统，对无铅焊接的 BGA进行失效分析，分析内容如下。
BGA焊接失效分析：
试验设备：环仪仪器 高低温气流冲击系统
测试对象：对焊球节距为1.3mm ，封装尺寸为30mm*30mm的BGA进行冷热冲击试验
试验过程：
将BGA封装的元器件放置在高低温气流冲击系统的载板上，根据JEDEC 规定的冷热冲击试验的温度范围和变化率，从35 ℃开始上升到125℃，在此停留15min，然后再降到-65℃，在-65 ℃同样停留15 min，这样，以-65~+125 ℃为一个循环。
通过600个循环后，停止冷热冲击试验，将样品静置30min 后取出，通过抛磨的方式做成切片。
试验结果分析：
冷热冲击试验，由于其温度改变率大，在高低温段停留的时间长，因此，比一般的热循环会对元器件封装造成更大的损伤，在本研究中经过600个循环后，从切片中可发现 BGA焊接处有明显的失效行为，如图2，图3和图4所示。
在图2中与盲孔相连的焊接位置有空洞出现。温度快速上升到高温段并且停留的过程中焊料还会发生高温蠕变，致使焊接位置的力学性能降低，热应力增大;由于受到应力的作用，焊料中的气体不能及时排出，造成焊料的大面积孔洞。这会阻碍热量的传递，导致局部高温，使元器件失效。
从图3可以看出，介于焊球与焊盘间的焊料有微小的空洞。焊点的力学可靠性依赖于焊料与焊球和焊盘之间的结合，焊料的微观结构和成分对其有决定性的影响。
图4显示了焊料的脆性断裂，使 BGA 完全失效。
试验结论：
1.裂纹处的 EDS 分析结果表明，在元器件回流焊和冷热冲击试验中，由于焊盘表面的物质与焊料中的物质相互扩散，并形成IMC，这些不同物质的热膨胀系数不一致，导致焊点的可靠性降低，从而在高低温冲击下失效。
2.另外，焊料会与经过沉Ni/Au 处理的焊盘表面的物质相互扩散，从而降低它们之间的连接能力，使BGA失效。
如需了解更多BGA焊接失效分析研究，可以咨询环仪仪器相关技术人员。
