01什么是焊点二次回流？

在电子制造行业，随着电路板密度的增加，单面布局器件已经无法满足功能的需要，因此双面布局表贴器件，采用双面回流焊接是非常常见的工艺路线。

图1   双面回流焊接工艺路线

采用双面回流焊工艺时，首次回流焊接的PCB面上的器件在回流焊接第二面的时候焊点会出现重新熔化的现象，这称为焊点二次回流。

在双面回流焊工艺中焊点二次回流、二次凝固，这个过程会造成金属间化合物的增厚和焊点形貌的微小变化，一般情况下也不会出现二次回流焊点的焊接失效问题。

02 BGA焊点二次回流造成的焊点失效案例

但是行业内出现过极少的双面回流工艺中二次回流后焊接失效的问题，虽然数量不多，但是对于高可靠性的产品来说，却是一个隐患。由于对二次回流造成的焊接失效机理行业内研究的很少，还没有形成共识，所以一旦出现这样的问题，可以采取的措施往往就是规避它，也就是修改工艺路线，采取措施避免二次回流的发生。

2004年苏州旭电出现过双面回流焊接后PBGA器件的焊盘侧焊点开裂的现象，该失效的PBGA器件结构如图2 所示，焊点的材料为锡铅焊球，器件侧焊盘为Ni-Sn焊接面，PCB焊接面为Cu-Sn焊接面。

图2  出现二次回流焊点开裂的PBGA器件

PBGA焊点出现失效的位置在器件侧焊盘和焊球连接处，连接处出现部分开裂和完全开裂两种失效模式，图3所示为完全开裂和部分开裂的焊接界面的截面图。

图3  焊接界面处完全开裂和部分开裂两种失效模式

在高倍显微镜下可以看到在器件侧焊盘界面处存在单一的Ni-Sn-Cu三元合金，如图4所示。

图4  在高倍显微镜下可以看到在器件侧焊盘界面处存在Ni-Sn-Cu三元合金

03 BGA焊点二次回流焊接造成的焊点开裂分析结论

经过系统的失效分析后，得出的结论为：切片显示焊接断裂界面为器件侧IMC和BGA焊球之间；在双面回流工艺路线焊接条件下，布局在首次焊接面的BGA器件的焊点会出现二次完全重熔现象；二次重熔后，部分器件的Sn-Pb焊料在Ni-Sn-Cu三元合金界面出现退润湿现象，导致焊点开裂；Ni-Sn-Cu三元合金的形成与器件侧表面处理Ni镀层和PCB的制作过程参数有关，但具体关系有待进一步研究。