一、前言

SMT焊點(diǎn)強(qiáng)度之失效分析方法甚多，然而對(duì)于深藏腹底不見天日的BGA球腳焊腳而言，多半屬于破壞性的事后研判。常見者如推球式的剪力試驗(yàn)，對(duì)完工組裝板的三點(diǎn)彎折或四點(diǎn)彎折試驗(yàn)，正面直接拉力之撕裂試驗(yàn)等；即使事后發(fā)現(xiàn)了斷口斷點(diǎn)等根本原因之所在處，但卻常因試驗(yàn)之動(dòng)作過猛，難免造成證據(jù)模糊線索摧毀的遺憾。

此為斜對(duì)BGA反方向單點(diǎn)施壓，所謂三點(diǎn)彎曲變形破壞性試驗(yàn)之示意圖。圖1.此為斜對(duì)BGA反方向單點(diǎn)施壓，所謂三點(diǎn)彎曲變形破壞性試驗(yàn)之示意圖；另外四點(diǎn)彎折試驗(yàn)，系指對(duì)角線兩點(diǎn)下壓，另外對(duì)角線兩點(diǎn)支撐之扭曲變形試驗(yàn)。若能在各種破壞試驗(yàn)之前，先對(duì)試樣進(jìn)行染色處理，亦即採(cǎi)用紅色染料之探索法，使?jié)B入裂口微縫的細(xì)部失效處，再去執(zhí)行強(qiáng)力破壞的你東我西，則原本故障處自必原委尚存眞像歷歷，如此證據(jù)確鑿之下再去進(jìn)行失效分析時(shí)，當(dāng)然就不會(huì)再有胡猜瞎矇亂槍打鳥的鏡頭上演了。

對(duì)于BGA眾多球腳式的面積性貼裝而言，外圍的銲點(diǎn)也許尚可進(jìn)行斜窺目檢，但深藏不露與世隔絕的大多數(shù)腹底銲點(diǎn)，則只能依賴X-Ray透視的模糊影像去做臆測(cè)了。此時(shí)若能先對(duì)其膏肓處進(jìn)行染色再破壞時(shí)，則眞相之一清二楚，原形之畢露眼底，又豈是X光可得以比擬？

二、染色法的實(shí)施

此Dry-n-Pry〈染色及偵察）染色法的一大優(yōu)點(diǎn)，就是無需動(dòng)用到昂貴複雜的機(jī)器。該等特殊染劑之基本條件，就是可加溶劑而調(diào)薄其黏度，如此對(duì)于某些銲點(diǎn)的細(xì)縫微裂方可順勢(shì)潛入。另一種還須具備的本領(lǐng)就是“快乾易乾”，必要時(shí)還可升溫加速乾燥，以方便后續(xù)的觀察與研判。某些機(jī)械工場(chǎng)在金屬材料上所常用到標(biāo)記油墨，即可楚才晉用轉(zhuǎn)戰(zhàn)于此種場(chǎng)合。

作業(yè)方法可採(cǎi)吸管引取少許染料，再針對(duì)于待檢的BGA座落處，使染料小心散入目標(biāo)區(qū)域，必要時(shí)還可一再變動(dòng)板面角度，以協(xié)助染料的潛入與分散。最好是再將待檢板放入真空箱內(nèi)，在抽眞空的協(xié)助下讓染料順利進(jìn)入銲點(diǎn)的裂縫，此法還可加速溶劑的逸走與染料的干燥。

經(jīng)過上述的染料處理及乾燥后，即可將失效的BGA或CSP經(jīng)由外力的強(qiáng)制下，硬性予以撕裂迸離。于是即可在各銲點(diǎn)開裂處直接觀察，全新光澤的斷面當(dāng)然就不是先前的故障，已遭染色的裂口或斷面，肯定即為原有的失效位置。

此為電路板板面密集貼裝多枚小型BGA或CSP之外觀。圖2、此為板面密集貼裝多枚小型BGA或CSP之外觀；可從封裝體的外緣（即箭頭所指處），施加染料（即箭頭旁之紅點(diǎn)），并令其逐漸滲入BGA或CSP之腹底各處，先行對(duì)失效位置著色。至于拆除BGA的方法也很多，例如可用扁頭起子用力撬開，或不斷左右旋動(dòng)以方便其分離與頂開。對(duì)于薄板而言，亦可小心反方向弄彎其板面以扯裂其銲點(diǎn)；但對(duì)板面太小或太厚者在不易彎曲下，則只好先行除掉BGA上層的膠蓋以削減其頑強(qiáng)。此時(shí)可利用扁平寬口的抹刀，用力插入或擠入膠蓋與載板的介面，一旦膠蓋得以撬開后，所剩下的載板部份，自然就較容易用尖嘴鉗從PCB上將之小心移除了 。

三、失效分析之舉例

先利用幾個(gè)實(shí)例，來說明上述染色式故障偵測(cè)法的應(yīng)用，下圖3系針對(duì)某BGA銲墊的失效分析，畫面所見為某BGA之眾多球腳銲墊，在組裝板上已裂口的展現(xiàn)。由觀察可知其之浮裂是由于ENIG已經(jīng)發(fā)生黑墊的分離，此種由于染料先行潛入而不讓證據(jù)消失的做法，創(chuàng)意雖然不大居功卻厥偉！未見染料痕跡者當(dāng)然就是良好的銲點(diǎn)。在染料的事先佈局下，只要順利撬開組裝板上的BGA，其腹底眾多銲墊的好壞，自然也就涇渭分明無所遁形了 。

第2個(gè)案例是某CBGA經(jīng)過溫度循環(huán)的老化考驗(yàn)后，其組裝板面球腳銲點(diǎn)經(jīng)常發(fā)生的“疲勞龜裂”，就是先行染色而得以手到擒來的典型范例。其余閃亮滿圓的墊面，外圍又被紅色所環(huán)繞者，當(dāng)然就是并未失效強(qiáng)度良好的互連接點(diǎn)了。BGA在板面上的球墊，由于其表面處理ENIG的不良而已發(fā)生了黑墊，也可在染料先行滲入下，使得事后原形畢露，無所遁形。

圖3、BGA在板面上的球墊，由于其表面處理ENIG的不良而已發(fā)生了黑墊，也可在染料先行滲入下，使得事后原形畢露，無所遁形。此為大型多腳的CBGA撕開后板面銲墊的眞相，其中心處所受到的應(yīng)用較少，周邊外圍甚至四個(gè)角落處受到外力的拉扯最猛，經(jīng)常會(huì)在溫度循環(huán)試驗(yàn)后出現(xiàn)疲勞的裂口。

圖4、此為大型多腳的CBGA撕開后板面銲墊的眞相，其中心處所受到的應(yīng)用較少，周邊外圍甚至四個(gè)角落處受到外力的拉扯最猛，經(jīng)常會(huì)在溫度循環(huán)試驗(yàn)后出現(xiàn)疲勞的裂口 。

下圖5則是在染料事先協(xié)助下所揭發(fā)的“冷焊點(diǎn)”， 此大型BGA安裝于PCB之前，當(dāng)然要先在板面各球墊上印以錫膏，隨后再讓BGA各球腳對(duì)號(hào)入座，并進(jìn)行后續(xù)的熱風(fēng)熔焊。可能是由于升溫曲線的定案有欠周詳，致使其一波三折的曲線其恒溫吸熱段時(shí)間拖得太久，以致錫膏中的助焊劑出現(xiàn)乾燥甚至裂解，不但未能在球腳與承墊進(jìn)行焊接的關(guān)鍵時(shí)刻伸出援手，反倒是尸位素餐形成了焊接的障礙。此等冷焊或僞焊只要先經(jīng)染料的從旁深入揭發(fā)，再受到外力的考驗(yàn)，則其等Dried lux的事實(shí)眞相，當(dāng)然也就水落石出昭然在目了。由于熔焊加熱段太長(zhǎng)，致使錫膏中的助焊劑發(fā)生乾燥而形成冷焊點(diǎn)， 一經(jīng)板面的反方向彎折時(shí)，則各偽焊處均應(yīng)聲分裂。

圖5、由于熔焊加熱段太長(zhǎng)，致使錫膏中的助焊劑發(fā)生乾燥而形成冷焊點(diǎn)， 一經(jīng)板面的反方向彎折時(shí)，則各偽焊處均應(yīng)聲分裂。

此為三點(diǎn)或四點(diǎn)弄彎板面時(shí)所發(fā)生銲點(diǎn)分裂的另一畫面，所指的三點(diǎn)紅色處，即為原已故障之裂口。

圖6、此為三點(diǎn)或四點(diǎn)弄彎板面時(shí)所發(fā)生銲點(diǎn)分裂的另一畫面，所指的三點(diǎn)紅色處，即為原已故障之裂口。