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BGAはんだボールについて

2020/08/07 12:17

皆様宜しければ教えてください。

現在BGA上のはんだボールの接点について問題が発生しています。具体的にはBGAとはんだボール間の剥離が見られるのですが、個人的にはPCBへの実装時の冷却不足でガスが入り込んだりの問題と考えています（X線分析では多数のVoidが見られました）。

ただ、顧客はその点ではなく、BGAはんだボールを観察した際にBGA側のランドパッドの金メッキ厚みが均一でなく、ものによってはメッキ厚があるために金メッキがそのまま残っているのではないかと指摘されています。EDXの分析ではそのように見えないのが個人的な感想なのです。実際はんだボールを形成する際に金メッキははんだ内に溶融されてしまうものと考えていますが、例えば極端に言うとボール形成時の温度が低すぎることによって金メッキがパッドからはがれない、或いははんだ内に溶融せずに残り続けるということはあり得るのでしょうか。メッキはCuの配線素地＋Niメッキ+Auメッキとなります。

ご意見いただけると助かります。よろしくお願いします。

Semi-TechMgr

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回答（1件中 1～1件目)

TIGANS

2020/08/07 15:26

回答No.1

まず不良解析の結果はどうだったのでしょう？
はんだボールにAuが拡散して融点があがったりクラック耐性が下がるという事実はありますが、推測を並べていても仕方ないと思います。
EDXの分析と合致する推論を立てることがまず重要では？

半田内にボイドがあるなら
リフロー中ストレスなどの可能性もありますがまっさきに疑うべきは
フラックス要因と半田ボール形成プロセス要因だと思いますが？
そもそも、はんだボール形成プロセスはボール搭載法で後のせなの？
とかの疑問点もあります。

＞ボール形成時の温度が低すぎることによって金メッキがパッドからはがれない、或いははんだ内に溶融せずに残り続けるということはあり得るのでしょうか。

考えにくいですけど、実際に起きているのであればそれが現実。
推論よりは分析結果を解析するほうが大切だとおもいますよ。

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補足

2020/08/07 17:33

返信ありがとうございます。

EDX分析を見る限り顧客と2分しています。自分はあくまでAu化合物があると考えていますが、顧客はEDXのカラーチャートでAuがあるわけだから、これが単体で残っているとコメントしている状態です。

そのうえで此方の推論を載せていなかった為、お手数をおかけしました。自分の推論は
(1) 実装後のVoidが多数確認されているものは、主にリフロー時の温度上昇率が低め、SAC溶融温度到達からの時間が短く、また冷却時の温度低下率が非常に低いことに起因していると考えています。
(2) はんだボール形成プロセスはボール搭載法で後乗せです。ここでボール密着度はサンプリングレベルになりますが、シェアテストを実施し、異常が無いことを確認しています。その為、ボール搭載時の問題は無いと判断しています。
(3) 現在顧客から指摘されているAu残留については、化合物が残っているものと考えています。Au単体での残存は無いものです。但し、化合物が存在するという意味合いでは、はんだボール搭載プロセスに濡れ性の問題などがあったのかもしれないと考えていますが、工程のどこをさらっても（EDX分析でもメッキ工程不備で出やすい”P"は検出されていません）変化点もなくこの可能性は薄いのではないかと考えています。

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