技術(shù)專欄 | BGA焊點(diǎn)空洞：不容忽視的工藝缺陷！

發(fā)布時間： 2026-02-10 00:00

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球柵陣列封裝（BGA）是一種集成電路表面黏著技術(shù)，通過底部錫球陣列替代傳統(tǒng)引腳，應(yīng)用于微處理器、通信芯片及消費(fèi)電子產(chǎn)品的永久固定。該封裝由芯片、封裝基板和焊球陣列組成，連接方式包括引線鍵合與倒裝焊。相比雙列直插封裝，BGA能容納更多接腳，縮短導(dǎo)線長度以提升高速性能，并具備低電感、高導(dǎo)熱性優(yōu)勢。

什么是BGA焊點(diǎn)空洞？

1.大空洞

2.平面微空洞

3.收縮空洞

4.微導(dǎo)通孔空洞

5.金屬間化合物（IMC）微空洞

6.針孔空洞

BGA焊點(diǎn)空洞是指在焊接過程中，焊料內(nèi)部或界面處形成的氣體或揮發(fā)物未能完全排出，從而在固態(tài)焊點(diǎn)中留下的空隙。它們大小不一、形態(tài)各異，有的肉眼難辨，卻可能對焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)電性能和長期可靠性構(gòu)成威脅。

空洞有哪些類型？

根據(jù)其成因與形態(tài)，BGA焊點(diǎn)空洞可分為六大類，每一類都有其獨(dú)特的形成機(jī)制與影響：

類型	主要成因	對可靠性的影響
大空洞	焊接工藝中產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物導(dǎo)致	通常不影響可靠性，除非位于裂紋擴(kuò)展的界面區(qū)域
平面微空洞	如Im-Ag板銀層下銅凹坑引起	影響產(chǎn)品長期可靠性
收縮空洞	焊料凝固過程中收縮導(dǎo)致，常見于無鉛焊料	一般不影響焊點(diǎn)可靠性
微導(dǎo)通孔空洞	印制板連接盤上設(shè)計(jì)有微導(dǎo)通孔導(dǎo)致	若位于高應(yīng)力區(qū)，較大空洞會影響可靠性
金屬間化合物（IMC) 微空洞	通常發(fā)生在銅和高錫焊料形成的IMC中，IMC微空洞通常在高溫老化后或在焊點(diǎn)熱循環(huán)期間產(chǎn)生	影響焊點(diǎn)可靠性，尤其在機(jī)械沖擊或跌落時易引發(fā)脆性裂紋
針孔空洞	印制板銅連接盤上的針孔內(nèi)截留化學(xué)物質(zhì)，再流焊時揮發(fā)	若數(shù)量足夠多，會影響焊點(diǎn)可靠性

?? 知識小測試（答案在文末）：

哪種空洞和“Kirkendall效應(yīng)”有關(guān)？（提示：與兩種金屬擴(kuò)散速度不同有關(guān)）

為什么水汽是空洞的“催化劑”？

在焊接的高溫環(huán)境下，任何殘留的水分都會急劇膨脹。例如，在245℃的回流焊溫度下，一滴液態(tài)水可膨脹約2361倍。如果PCB或元器件受潮，這些水汽在焊接過程中無法及時逸出，便會在焊料中形成空洞，俗稱“吹孔”。

如何檢測與評判空洞？

目前，X射線透視檢查是檢測BGA焊點(diǎn)空洞最常用的無損方法。最終產(chǎn)品可接受的詳細(xì)要求應(yīng)當(dāng)符合J-STD-001焊接的電氣和電子組件要求; 工藝要求應(yīng)當(dāng)滿足IPC-A-610 電子組件的可接受性的要求。

可接受：X射線影像區(qū)內(nèi)任一焊料球的空洞≤ 30%
缺陷：X射線影像區(qū)內(nèi)任一焊料球的空洞> 30%

超過標(biāo)準(zhǔn)的大空洞或密集微空洞需引起重視，并進(jìn)一步通過切片分析、SEM掃描等手段探究成因。

真實(shí)案例：PCB微觀缺陷引發(fā)的空洞異常

某電子產(chǎn)品在SMT貼片后，BGA芯片個別焊點(diǎn)空洞率超標(biāo)。經(jīng)切片分析發(fā)現(xiàn)，PCB焊盤為蓋孔（VIPPO）工藝，其銅帽與孔角交界處存在微觀縫隙。回流焊時，板材中的濕氣沿該缺陷滲入焊料，受熱膨脹后形成空洞，導(dǎo)致焊點(diǎn)可靠性下降。

該案例說明，空洞問題往往不只是焊接工藝問題，更可能與PCB制造、材料選型、存儲環(huán)境等多環(huán)節(jié)相關(guān)。

如何預(yù)防BGA焊點(diǎn)空洞？