中心議題：

• 常見失效原因
• 焊接失效的類型

解決方案：

• 焊接球裂縫
• 焊接球斷裂
• 缺少焊接球

81%的電子系統(tǒng)中在使用FPGA，包括很多商用產(chǎn)品和國防產(chǎn)品，并且多數(shù)FPGA使用的是BGA封裝形式。BGA封裝形式的特點(diǎn)是焊接球小和焊接球的直徑小。當(dāng)FGPA被焊在PCB板上時，容易造成焊接連接失效。焊接連接失效可以“致命“一詞來形容。當(dāng)焊接球?qū)⒎庋b有FPGA的器件連接到PCB上時，如果沒有早期檢測，由焊接失效引起的電性異?？赡軙?dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備的災(zāi)難性故障。
　　
焊接點(diǎn)故障失效經(jīng)常發(fā)生在FGPA,在所有類型的商業(yè)和國防產(chǎn)品中.當(dāng)FPGA被封裝在BGA封裝件中后，F(xiàn)PGA很容易受焊接連接失效的影響。焊接失效的原因不能被孤立出來，早期檢測發(fā)現(xiàn)是非常困難的，間歇性的故障會隨著時間的升級直到設(shè)備提供不可靠的性能或無法操作。不過,正如經(jīng)常發(fā)生的情況,這個問題也是可以解決的,它就是Ridgetop-GroupSJ-BIST.
　　
有哪些因素可造成焊接連接失效呢？
　　
常見失效原因：
　　
1）應(yīng)力相關(guān)的失效　--　針對工作中的器件
　　
對工作中的器件，造成焊接連接失效的主要因素是熱-機(jī)械應(yīng)力和震動應(yīng)力。無論是震動，扭矩轉(zhuǎn)力，熱循環(huán)，材料膨脹，或環(huán)境中的其他應(yīng)力，其不可避免的結(jié)果是由累積損傷造成的機(jī)械故障。在焊接連接中，損傷表現(xiàn)為器件與PCB連接處的裂縫。
　　
現(xiàn)行的預(yù)測焊接連接失效的方法是統(tǒng)計退化模型。但是，由于統(tǒng)計在大量樣品存在時才具有實(shí)際意義，基于統(tǒng)計的模型充其量也只能是一種權(quán)宜的解決辦法。銳拓集團(tuán)公司的SJ-BIST可以提供一個直接的，實(shí)時的衡量和預(yù)測焊接連接失效的手段。
　　
2)與制造生產(chǎn)相關(guān)的故障
　　
因?yàn)楹附狱c(diǎn)失效也發(fā)生在生產(chǎn)制造過程中.Ridegtop-GroupSJ-BIST可以監(jiān)測到未安裝好　的FPGA。這些與制造業(yè)相關(guān)的故障有它自己的一套檢測的挑戰(zhàn)。目視檢查是目前所采用的確定在制造環(huán)境中的失效的方法。主要的缺點(diǎn)是無法進(jìn)行測試和檢查焊點(diǎn)?！?br /> 　　
目視檢查僅限于FPGA的最外排的焊接點(diǎn)，而電路板尺寸和其他表面安裝元件限制了更進(jìn)一步的視野。隨著BGA封裝陣列密度的增加，焊接球的偏差變得更嚴(yán)格。在細(xì)間距的BGA封裝中，有數(shù)以千計1.0毫米間距和0.60毫米球直徑的焊接球。在這些條件下，焊盤的諧調(diào)和焊接的不充分成為焊盤的斷開和部分?jǐn)嚅_的故障的主要成因。當(dāng)焊接不浸濕焊盤時,即使百分之百的x射線的檢查是不能保證找到焊點(diǎn)斷裂.涉及焊球并粘貼毛細(xì)滲透到鍍通孔的另一種缺陷是不容易識別，甚至還與X線成像。　
　　
作為一個內(nèi)嵌式軟核，Ridgetop-GroupSJ-BIST是在生產(chǎn)制造環(huán)境中真正適合PCB-FPGA監(jiān)測。
　　
BGA封裝連接失效（用于熱循環(huán)）的定義：
　　
業(yè)界關(guān)于BGA封裝連接失效的定義是：
１．大于300歐姆的峰值電阻持續(xù)200納秒或更長時間。
２．第一個失效事件發(fā)生后在10%的時間內(nèi)發(fā)生10個或更多個失效事件。
　　
焊接失效的類型：
　　
1）焊接球裂縫
　　
隨著時間的推移，焊接部位會因?yàn)槔鄯e應(yīng)力的損傷而產(chǎn)生裂縫。裂縫常見于器件與PCB焊接的邊緣。裂縫會造成焊接球與BGA封裝器件或PCB板的部分分開。一種典型的裂縫位置在BGA封裝和焊接球之間,另一種典型的裂縫在PCB和焊接球之間.對已有裂縫的焊接球的繼續(xù)損傷就會導(dǎo)致另一種類型的失效-焊接球斷裂。


2）焊接球斷裂
　　
一旦有了裂縫，后繼的應(yīng)力會導(dǎo)致焊接球斷裂。斷裂造成焊接球和PCB完全分開，從而導(dǎo)致較長時間的開路狀態(tài)，斷裂面的污染和被氧化。最終造成從退化的連接到短時間間歇性的開路一直到較長時間開路。



3）缺少焊接球
　　
導(dǎo)致裂縫,最終形成斷裂的后續(xù)機(jī)械應(yīng)力還有可能導(dǎo)致斷裂的焊接球的錯位。缺失的焊接球不僅使該引腳的連接永久失效，而且錯位的焊接球可能會停留在另一個位置而導(dǎo)致另一個電路的不可想像的短路。


焊接球失效的電信號表現(xiàn)
　　
焊接球斷裂處定期的開開合合會導(dǎo)致間歇性電信號故障。震動，移動，溫度變化，或其他應(yīng)力可以使斷裂的焊接球開開合合，從而導(dǎo)致電信號的間歇性故障。PCB廠使用的易彎曲的材料使這種間歇性信號也成為可能,例如震動應(yīng)力造成的斷裂開開合合,難以預(yù)測的開開合合的焊接球電路導(dǎo)致間歇性信號,這種間歇性故障很難被診斷。另外，F(xiàn)PGA周圍的I/O緩沖電路使測量焊接網(wǎng)絡(luò)的電阻值幾乎不可能。在工作的FPGA中出現(xiàn)故障的器件可能會在測試床上沒有任何故障發(fā)現(xiàn)(NTF)就通過測試,因?yàn)楹附犹帟簳r連接上了。很多用戶發(fā)現(xiàn)FPGA工作不正常,用手按一P下,FPGA就工作正常了,也是因?yàn)檫@個原因.