印制板及其組件(PCB&PCBA)是電子產(chǎn)品的核心部件，PCB&PCBA的可靠性直接決定了電子產(chǎn)品的可靠性。為了保證和提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，對失效進(jìn)行全面的理化分析，確認(rèn)失效的內(nèi)在機理，從而有針對性地提出改善措施。
電子元器件失效分析的目的是借助各種測試分析技術(shù)和分析程序確認(rèn)電子元器件的失效現(xiàn)象，分辨其失效模式和失效機理，確認(rèn)最終的失效原因，提出改進(jìn)設(shè)計和制造工藝的建議，防止失效的重復(fù)出現(xiàn)，提高元器件可靠性。
集成電路復(fù)雜度與性能要求的持續(xù)攀升，疊加設(shè)計、制造、封裝及應(yīng)用環(huán)節(jié)的潛在風(fēng)險，導(dǎo)致短路、開路、漏電、燒毀、參數(shù)漂移等關(guān)鍵失效模式頻發(fā)。這不僅造成昂貴的器件報廢與系統(tǒng)宕機，更常引發(fā)設(shè)計方、代工廠、封測廠與終端用戶間的責(zé)任爭議，帶來重大經(jīng)濟(jì)損失與信譽風(fēng)險。
高分子材料性能要求持續(xù)提升，而客戶對高要求產(chǎn)品及工藝的理解差異，導(dǎo)致斷裂、開裂、腐蝕、變色等典型失效頻發(fā)，常引發(fā)供應(yīng)商與用戶間的責(zé)任糾紛及重大經(jīng)濟(jì)損失。
金屬構(gòu)件服役環(huán)境日益苛刻，對材料性能和結(jié)構(gòu)可靠性提出更高要求。然而，設(shè)計缺陷、材料瑕疵、制造偏差或不當(dāng)使用等因素，極易引發(fā)疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕開裂、氫脆、蠕變、磨損、過載變形等典型失效。
美信檢測以海量失效數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術(shù)優(yōu)勢，全譜系案例、復(fù)雜場景方案、頭部企業(yè)合作及體系化知識產(chǎn)權(quán)，各展其能。憑借百萬級失效解析積累，精準(zhǔn)洞察本質(zhì)，讓檢測報告為客戶質(zhì)量升級提供有力支撐，實現(xiàn)失效歸零。
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技術(shù)專欄 | BGA焊點空洞：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，卻可能對焊點的機械強度、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焊點空洞可分為六大類，每一類都有其獨特的形成機制與影響：

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

一般不影響焊點可靠性

微導(dǎo)通孔空洞

印制板連接盤上設(shè)計有微導(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

焊點熱循環(huán)期間產(chǎn)生

影響焊點可靠性，尤其在機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焊點空洞？

  • 控制環(huán)境濕度：嚴(yán)格管理PCB與元器件的存儲與使用環(huán)境，避免吸潮。

  • 優(yōu)化焊接工藝：合理設(shè)置回流焊溫度曲線，預(yù)留充足預(yù)熱時間，促進(jìn)揮發(fā)物逸出。

  • 改進(jìn)PCB設(shè)計：慎用微導(dǎo)通孔設(shè)計，確保焊盤表面處理均勻完整。

  • 加強來料檢驗：對PCB進(jìn)行濕氣敏感性測試，避免使用已受潮板材。

  • 推動材料升級：在高端應(yīng)用中可采用低揮發(fā)性錫膏，或添加抗空洞助焊劑。


答案揭曉：

與Kirkendall效應(yīng)相關(guān)的空洞：IMC微空洞


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