BGA焊点金脆化究竟是什么原因？

金脆化是一种焊接缺陷，指的是焊点中含有过多的金属间化合物（IMC），导致焊点的脆性增加，可靠性降低。金脆化主要出现在BGA焊点的两个位置，即BGA本体与锡球间和焊锡膏与沉金板焊盘间。而BGA焊点金脆化可细分为两类，一是由热量不充足引起的金脆化，二是金含量过高引起的金脆化。

热量不充足引起的金脆化：

PCBA焊接过程中热量不足，PCB沉金层的金属会进入液态焊锡内，形成AuSn4堆积在焊点的金属间化合物（IMC）附近，导致焊点产生金脆化现象。这种金脆化问题可以通过调整PCBA的焊接工艺条件来改善，例如增加焊接温度和延长焊接时间，确保焊点内的金属能够充分熔化和扩散。

金含量过高引起的金脆化：

另一类金脆化问题是由BGA焊点内金含量超过一定比例引起的。当焊点内金含量超过3%wt甚至5%wt以上时，金属间化合物的形成速率增加，导致焊点金脆化。这种金脆化无法通过调整reflow焊接温度曲线来解决，而是需要采取其他措施。为降低焊点内金含量，可以控制金层的厚度或增加焊锡量，使得焊点内的金含量维持在合适的范围内。

就PCBA工艺来讲，化学镍金厚度有限，不至于导致焊点内金含量超标，更多时候是金层扩散不完全导致的金脆化。如果金层扩散不完整，即使化学镍金厚度合适，仍有可能出现金脆化问题。因此，对于PCBA工艺，确保金层的扩散均匀和完整也至关重要。

总之，BGA焊点金脆化问题是一项需要认真对待的焊接缺陷，它对电子产品的可靠性和性能产生不可忽视的影响。我们必须认识到，金脆化主要涉及两个方面：热量不充足和金含量过高。解决这些问题需要采取综合措施，包括优化焊接工艺参数、控制金层厚度以及适当调整焊接温度和时间。

在实际生产中，厂商应严格控制焊接工艺，确保焊接温度和时间能够使焊点内的金属充分熔化和扩散，避免金脆化的产生。此外，对于BGA封装设计，合理设置焊点的布局和结构，避免焊点受应力集中，也是减少金脆化的关键。

同时，科学合理地选择PCBA材料和工艺，控制金层的扩散均匀和完整，将是解决金脆化问题的重要方向。对于焊点内金含量过高的情况，可以通过控制金层厚度和增加焊锡量等方式，维持金含量在合适范围内，从而降低金脆化的风险。

审核编辑 黄宇