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1.案例背景

某車載中控屏，在終端客戶運行半年左右發生無顯示以及黑屏異常。新陽檢測中心（下稱“本中心”）通過對中控屏主板的應力分析（對殼體、核心電子元器件及PCB實施壓力），初步鎖定主板上的BGA封裝器件可能存在連接性失效。

2.分析過程

針對該樣品出現的問題，本中心采取了X-Ray檢測、切片分析以及工藝分析的方式。具體的測試過程如下——

2.1 X-Ray 檢測

結果：eMMC檢出異常。

2.1.1 異常點位

點位	異常	正常
a
b

結果：異常焊點與正常焊點的X-Ray圖像比對如下,由圖可見，存在虛焊的可能性。

說明：取異常品、正常品（功能）對比檢測。

2.1.2 3D X-Ray檢測

結果：異常焊點a存在虛焊可能性。

2.1.3 功能影響的確認

X-Ray圖

功能圖

結果：異常焊點a為data功能，若虛焊，會造成直接影響；焊點b無功能作用。

2.2 切片分析

結果：BGA枕焊不良。

說明：圖5所示間隙2.965μm。

2.2.1 eMMC異常焊點a的斷面金相分析

截面積比較：異常點焊球截面積明顯小于正常焊球截面積。

斷面錫膏上錫寬度比較：異常點上錫寬度約正常焊點寬度67%。

斷面錫膏上錫寬度比較：焊盤上錫64.2%（截面），焊錫厚度僅0.034mm。結果：異常焊點a存在印刷錫少可能性。

2.2.2 與正常的BGA焊球相比，eMMC 異常焊點a同排焊點的斷面金相

結果：與正常的BGA焊球相比，焊球呈拉伸狀態。

說明：BGA焊點呈拉伸狀態原因，可能是焊接過程中BGA焊球未充分坍塌，即存在錫液相時間不足的可能性。

2.2.3 eMMC異常焊點a的斷面SEM分析

結果：BGA焊球與錫膏處于未熔合狀態，并伴有錫填充量不足的現象。異常焊點a的斷面SEM分析：IMC層

結果：
①IMC有連續性；
②IMC層致密性不足；
③IMC層厚度不均勻，且整體IMC層厚度偏小。

說明：
IMC層的形成與溫度、錫液相時間直接相關。常規焊接情況下，BGA焊接形成的IMC層厚度主要在2.5μm左右，本樣品的IMC層厚度平均小于1μm，進一步說明回流時錫液相時間不足。

2.3 工藝分析

2.3.1 SPI錫膏檢測

結果：
調取對應批次eMMC位置SPI錫膏印刷數據統計分析（體積數據），如圖示，eMMC BGA 印錫過程能力CPK 0.75，說明印刷過程非常不穩定。從超范圍的區間分布判斷，16.5%的焊點存在很大的錫少風險。

說明：
前述分析的錫少可能性，通過該組數據的分析，可以確定確實存在。

2.3.2 鋼網開口設計

結果：

eMMC BGA 開口面積寬厚比為0.52，遠小于標準0.66及以上，錫在PCB上的沉積量主要由開口寬厚比決定。雖然采用了納米工藝涂層，但面積比過小，還是會影響錫沉積效果，造成印錫的不穩定。

說明：

鋼網材質：納米鋼網

鋼網厚度：0.12mm

eMMC BGA開口：φ0.25mm

2.3.3 回流溫度的設定分析

結果:

預熱時間（150℃-190℃）約60s→時間短

最高溫度、220℃以上時間：U1底部大于U1表面，不合理，數據有誤（接點與記錄不一致）→BGA實際溫度未知

最高溫度：246.7℃ →無特別異常

220℃以上時間：BGA 47.5s→無特別異常

說明：測溫板標本不是實際機型基板，結構及器件布局上可能存在差異，板的散熱結構也可能存在差異，不能準確地反映對象機型的溫度實況。

3.分析結果

3.1 eMMC(BGA) 虛焊的原因

首先是錫少。具體表現在：沉錫能力CPK 0.75，錫量沉積不足；鋼網開口面積比0.52小于<0.66，對沉錫有影響；印刷參數：錫膏管理、鋼網清洗、關鍵參數(速度、清洗方式等）。
其次是回流錫液相時間不足。具體表現在：焊接IMC層厚度1.0μm左右；液相時間、溫度不足。預熱時間、液相時間較短，且溫度未達到230℃以上；由于錫液相時間不足，BGA焊球與錫未熔合，有裂隙存在。

3.2 eMMC(BGA) 虛焊發生機理

錫膏印刷工程沉錫能力低，工程不穩定與鋼網及印刷參數的管理相關。回流焊接時，印刷錫膏先液化坍塌，BGA焊球后液化坍塌。從金相分析確認，由于溫度設定存在缺陷，BGA焊球未完全坍塌時，即發生降溫冷卻，形成拉升狀焊點。印刷錫少，焊點則出現錫膏與錫球未充分接觸而形成枕焊，造成BGA焊球與錫膏不能有效的接觸、作用。

因此，造成本次問題的原因是這兩個方面綜合導致的——印刷錫少、回流時錫液相時間不足。