PCBA大讲堂：BGA同时空焊及短路可能的原因

之前在网络上有看过一个网友说他们家在生产 BGA 时，总是容易发生短路及空焊，而且还都是新料。

一般来说 BGA 焊接同时会有空焊(insufficient solder)及短路(solder short)的情形并不多，但也不是全无可能，有可能是由于BGA载板及电路板由于热缩率(CTE)差距过大，造成BGA载板的板边上翘，形成了类似笑脸的曲线(simile up)，而电路板则因为TAL(Time Above Liquidous)过长，与回流焊炉的上下炉温温差过大，两相交互作用下形成电路板板边下弯，造成了所谓的哭脸曲线(cry down)。

BGA笑脸曲线（BGA载板及电路板由于热缩率(CTE)差距过大，造成BGA载板的板边上翘，形成了类似笑脸的曲线）；BGA哭脸曲线（电路板则因为TAL(Time Above Liquidous)过长，与回流焊炉的上下炉温温差过大，两相交互作用下形成电路板板边下弯，造成了所谓的哭脸曲线）。

如果这种哭、笑曲线严重变形时就会同时形成BGA的短路与空焊，只是通常都是两者同时发生才比较容易出现这样的的问题。下图可以很明显看出来BGA的笑脸与印刷电路板上的哭脸强烈挤压BGA的焊球，以致几机乎短路。一般来说，可以考虑降低回流焊炉升温的斜率，或是将BGA预热烘烤，消除其热应力，或是要求BGA生产商使用更高的Tg…等方法来克服。 

另外一些BGA的空焊可能原因有：

　电路板的焊垫或BGA锡球氧化 。另外印刷电路板或BGA防潮不当，也会有类似问题。

　锡膏过期 。

　锡膏印刷不足。

　温度曲线（profile）设定不良，空焊处要测炉温。另外升温太快的时候也比较容易产生上述的哭、笑脸的问题。

　设计问题。如Via-in-pad(通孔在垫)就会造成锡膏减少，其实也可能造成锡球空洞，吹涨锡球。(延伸阅读：导通孔在垫(Vias-in-pad)的处理原则)

　Head in Pillow（枕头效应）。此现象经常发生在上述的BGA载板或印刷电路板经过回流焊时变形(dedormation)，当锡膏熔融的时候，BGA的锡球未接触到锡膏，在冷却的时候，BGA载板及电路板的变形减小，锡球回落接触到已经固化的锡膏。 

而一般分析BGA空焊的方法不外乎下列几种（详细可以参考：BGA锡球缺点的几种检查方法）：

1. 用显微镜检查外围的BGA锡球，一般大概只能看最外围的一排锡球，就算使用fiber光纤，最多也只能检查到最外边的三排，而且越裡面看得越不清楚。

2. X-Ray检查（可以3D扫描最好）。检查短路容易，检查空焊看功力。

3. Red Dye Penetration (染红测试)。这是破坏性测试，非到不得已不用，可以看出断裂、空焊的地方，但需要细心有经验。

4. 切片（cross section）。这个方法也是破坏性测试，而且比染红测试更费工，算是将某一区域特别放大检查。