BGA焊點金脆化究竟是什么原因？

金脆化是一種焊接缺陷，指的是焊點中含有過多的金屬間化合物（IMC），導致焊點的脆性增加，可靠性降低。金脆化主要出現在BGA焊點的兩個位置，即BGA本體與錫球間和焊錫膏與沉金板焊盤間。而BGA焊點金脆化可細分為兩類，一是由熱量不充足引起的金脆化，二是金含量過高引起的金脆化。

熱量不充足引起的金脆化：

PCBA焊接過程中熱量不足，PCB沉金層的金屬會進入液態焊錫內，形成AuSn4堆積在焊點的金屬間化合物（IMC）附近，導致焊點產生金脆化現象。這種金脆化問題可以通過調整PCBA的焊接工藝條件來改善，例如增加焊接溫度和延長焊接時間，確保焊點內的金屬能夠充分熔化和擴散。

金含量過高引起的金脆化：

另一類金脆化問題是由BGA焊點內金含量超過一定比例引起的。當焊點內金含量超過3%wt甚至5%wt以上時，金屬間化合物的形成速率增加，導致焊點金脆化。這種金脆化無法通過調整reflow焊接溫度曲線來解決，而是需要采取其他措施。為降低焊點內金含量，可以控制金層的厚度或增加焊錫量，使得焊點內的金含量維持在合適的范圍內。

就PCBA工藝來講，化學鎳金厚度有限，不至于導致焊點內金含量超標，更多時候是金層擴散不完全導致的金脆化。如果金層擴散不完整，即使化學鎳金厚度合適，仍有可能出現金脆化問題。因此，對于PCBA工藝，確保金層的擴散均勻和完整也至關重要。

總之，BGA焊點金脆化問題是一項需要認真對待的焊接缺陷，它對電子產品的可靠性和性能產生不可忽視的影響。我們必須認識到，金脆化主要涉及兩個方面：熱量不充足和金含量過高。解決這些問題需要采取綜合措施，包括優化焊接工藝參數、控制金層厚度以及適當調整焊接溫度和時間。

在實際生產中，廠商應嚴格控制焊接工藝，確保焊接溫度和時間能夠使焊點內的金屬充分熔化和擴散，避免金脆化的產生。此外，對于BGA封裝設計，合理設置焊點的布局和結構，避免焊點受應力集中，也是減少金脆化的關鍵。

同時，科學合理地選擇PCBA材料和工藝，控制金層的擴散均勻和完整，將是解決金脆化問題的重要方向。對于焊點內金含量過高的情況，可以通過控制金層厚度和增加焊錫量等方式，維持金含量在合適范圍內，從而降低金脆化的風險。

審核編輯 黃宇