金脆化是一種焊接缺陷，指的是焊點(diǎn)中含有過多的金屬間化合物（IMC），導(dǎo)致焊點(diǎn)的脆性增加，可靠性降低。金脆化主要出現(xiàn)在BGA焊點(diǎn)的兩個(gè)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(diǎn)金脆化可細(xì)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(huì)進(jìn)入液態(tài)焊錫內(nèi)，形成AuSn4堆積在焊點(diǎn)的金屬間化合物（IMC）附近，導(dǎo)致焊點(diǎn)產(chǎn)生金脆化現(xiàn)象。這種金脆化問題可以通過調(diào)整PCBA的焊接工藝條件來(lái)改善，例如增加焊接溫度和延長(zhǎng)焊接時(shí)間，確保焊點(diǎn)內(nèi)的金屬能夠充分熔化和擴(kuò)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(diǎn)內(nèi)金含量超過一定比例引起的。當(dāng)焊點(diǎn)內(nèi)金含量超過3%wt甚至5%wt以上時(shí)，金屬間化合物的形成速率增加，導(dǎo)致焊點(diǎn)金脆化。這種金脆化無(wú)法通過調(diào)整reflow焊接溫度曲線來(lái)解決，而是需要采取其他措施。為降低焊點(diǎn)內(nèi)金含量，可以控制金層的厚度或增加焊錫量，使得焊點(diǎn)內(nèi)的金含量維持在合適的范圍內(nèi)。

就PCBA工藝來(lái)講，化學(xué)鎳金厚度有限，不至于導(dǎo)致焊點(diǎn)內(nèi)金含量超標(biāo)，更多時(shí)候是金層擴(kuò)散不完全導(dǎo)致的金脆化。如果金層擴(kuò)散不完整，即使化學(xué)鎳金厚度合適，仍有可能出現(xiàn)金脆化問題。因此，對(duì)于PCBA工藝，確保金層的擴(kuò)散均勻和完整也至關(guān)重要。

總之，BGA焊點(diǎn)金脆化問題是一項(xiàng)需要認(rèn)真對(duì)待的焊接缺陷，它對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性和性能產(chǎn)生不可忽視的影響。我們必須認(rèn)識(shí)到，金脆化主要涉及兩個(gè)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(yōu)化焊接工藝參數(shù)、控制金層厚度以及適當(dāng)調(diào)整焊接溫度和時(shí)間。

在實(shí)際生產(chǎn)中，廠商應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝，確保焊接溫度和時(shí)間能夠使焊點(diǎn)內(nèi)的金屬充分熔化和擴(kuò)散，避免金脆化的產(chǎn)生。此外，對(duì)于BGA封裝設(shè)計(jì)，合理設(shè)置焊點(diǎn)的布局和結(jié)構(gòu)，避免焊點(diǎn)受應(yīng)力集中，也是減少金脆化的關(guān)鍵。

同時(shí)，科學(xué)合理地選擇PCBA材料和工藝，控制金層的擴(kuò)散均勻和完整，將是解決金脆化問題的重要方向。對(duì)于焊點(diǎn)內(nèi)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(nèi)，從而降低金脆化的風(fēng)險(xiǎn)。

審核編輯 黃宇