一、前言

SMT焊點強度之失效分析方法甚多，然而對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，對完工組裝板的三點彎折或四點彎折試驗，正面直接拉力之撕裂試驗等；即使事后發(fā)現(xiàn)了斷口斷點等根本原因之所在處，但卻常因試驗之動作過猛，難免造成證據(jù)模糊線索摧毀的遺憾。

此為斜對BGA反方向單點施壓，所謂三點彎曲變形破壞性試驗之示意圖。圖1.此為斜對BGA反方向單點施壓，所謂三點彎曲變形破壞性試驗之示意圖；另外四點彎折試驗，系指對角線兩點下壓，另外對角線兩點支撐之扭曲變形試驗。若能在各種破壞試驗之前，先對試樣進行染色處理，亦即採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)確鑿之下再去進行失效分析時，當(dāng)然就不會再有胡猜瞎矇亂槍打鳥的鏡頭上演了。

對于BGA眾多球腳式的面積性貼裝而言，外圍的銲點也許尚可進行斜窺目檢，但深藏不露與世隔絕的大多數(shù)腹底銲點，則只能依賴X-Ray透視的模糊影像去做臆測了。此時若能先對其膏肓處進行染色再破壞時，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、染色法的實施

此Dry-n-Pry〈染色及偵察）染色法的一大優(yōu)點，就是無需動用到昂貴複雜的機器。該等特殊染劑之基本條件，就是可加溶劑而調(diào)薄其黏度，如此對于某些銲點的細(xì)縫微裂方可順勢潛入。另一種還須具備的本領(lǐng)就是“快乾易乾”，必要時還可升溫加速乾燥，以方便后續(xù)的觀察與研判。某些機械工場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)于此種場合。

作業(yè)方法可採吸管引取少許染料，再針對于待檢的BGA座落處，使染料小心散入目標(biāo)區(qū)域，必要時還可一再變動板面角度，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)助下讓染料順利進入銲點的裂縫，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)由外力的強制下，硬性予以撕裂迸離。于是即可在各銲點開裂處直接觀察，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），并令其逐漸滲入BGA或CSP之腹底各處，先行對失效位置著色。至于拆除BGA的方法也很多，例如可用扁頭起子用力撬開，或不斷左右旋動以方便其分離與頂開。對于薄板而言，亦可小心反方向弄彎其板面以扯裂其銲點；但對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。此時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

先利用幾個實例，來說明上述染色式故障偵測法的應(yīng)用，下圖3系針對某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。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個案例是某CBGA經(jīng)過溫度循環(huán)的老化考驗后，其組裝板面球腳銲點經(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)然就是并未失效強度良好的互連接點了。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，周邊外圍甚至四個角落處受到外力的拉扯最猛，經(jīng)常會在溫度循環(huán)試驗后出現(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，周邊外圍甚至四個角落處受到外力的拉扯最猛，經(jīng)常會在溫度循環(huán)試驗后出現(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”， 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各球腳對號入座，并進行后續(xù)的熱風(fēng)熔焊?？赡苁怯捎谏郎厍€的定案有欠周詳，致使其一波三折的曲線其恒溫吸熱段時間拖得太久，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行焊接的關(guān)鍵時刻伸出援手，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，則其等Dried lux的事實眞相，當(dāng)然也就水落石出昭然在目了。由于熔焊加熱段太長，致使錫膏中的助焊劑發(fā)生乾燥而形成冷焊點， 一經(jīng)板面的反方向彎折時，則各偽焊處均應(yīng)聲分裂。

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

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

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