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%的電子係統中在使用FPGA
，包括很多商用產品和國防產品
，並且多數FPGA使用的是BGA封裝形式。BGA封裝形式的特點是焊接球小和焊接球的直徑小。當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。當焊接球將封裝有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常可能會導致關鍵設備的災難性故障。
　　
焊接點故障失效經常發生在FGPA,在所有類型的商業和國防產品中.當FPGA被封裝在BGA封裝件中後
，FPGA很hen容rong易yi受shou焊han接jie連lian接jie失shi效xiao的de影ying響xiang。焊han接jie失shi效xiao的de原yuan因yin不bu能neng被bei孤gu立li出chu來lai
，早zao期qi檢jian測ce發fa現xian是shi非fei常chang困kun難nan的de
，間jian歇xie性xing的de故gu障zhang會hui隨sui著zhe時shi間jian的de升sheng級ji直zhi到dao設she備bei提ti供gong不bu可ke靠kao的de性xing能neng或huo無wu法fa操cao作zuo。不bu過guo,正如經常發生的情況,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）應力相關的失效　--　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ji械xie應ying力li和he震zhen動dong應ying力li。無wu論lun是shi震zhen動dong
，扭niu矩ju轉zhuan力li

，熱re循xun環huan，材cai料liao膨peng脹zhang，或huo環huan境jing中zhong的de其qi他ta應ying力li，其qi不bu可ke避bi免mian的de結jie果guo是shi由you累lei積ji損sun傷shang造zao成cheng的de機ji械xie故gu障zhang。在zai焊han接jie連lian接jie中zhong
，損sun傷shang表biao現xian為wei器qi件jian與yuPCB連接處的裂縫。
　　
現xian行xing的de預yu測ce焊han接jie連lian接jie失shi效xiao的de方fang法fa是shi統tong計ji退tui化hua模mo型xing。但dan是shi，由you於yu統tong計ji在zai大da量liang樣yang品pin存cun在zai時shi才cai具ju有you實shi際ji意yi義yi，基ji於yu統tong計ji的de模mo型xing充chong其qi量liang也ye隻zhi能neng是shi一yi種zhong權quan宜yi的de解jie決jue辦ban法fa。銳rui拓tuo集ji團tuan公gong司si的deSJ-BIST可以提供一個直接的，實時的衡量和預測焊接連接失效的手段。
　　
2)與製造生產相關的故障
　　
因為焊接點失效也發生在生產製造過程中.Ridegtop-GroupSJ-BIST可以監測到未安裝好　的FPGA。這(zhe)些(xie)與(yu)製(zhi)造(zao)業(ye)相(xiang)關(guan)的(de)故(gu)障(zhang)有(you)它(ta)自(zi)己(ji)的(de)一(yi)套(tao)檢(jian)測(ce)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。目(mu)視(shi)檢(jian)查(zha)是(shi)目(mu)前(qian)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)確(que)定(ding)在(zai)製(zhi)造(zao)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)失(shi)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa)。主(zhu)要(yao)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)和(he)檢(jian)查(zha)焊(han)點(dian)。　
　　
目視檢查僅限於FPGA的最外排的焊接點，而電路板尺寸和其他表麵安裝元件限製了更進一步的視野。隨著BGA封裝陣列密度的增加，焊接球的偏差變得更嚴格。在細間距的BGA封裝中，有數以千計1.0毫米間距和0.60毫米球直徑的焊接球。在這些條件下，焊盤的諧調和焊接的不充分成為焊盤的斷開和部分斷開的故障的主要成因。當焊接不浸濕焊盤時,即使百分之百的x射線的檢查是不能保證找到焊點斷裂.涉及焊球並粘貼毛細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。　
　　
作為一個內嵌式軟核，Ridgetop-GroupSJ-BIST是在生產製造環境中真正適合PCB-FPGA監測。
　　
BGA封裝連接失效（用於熱循環）的定義：
　　
業界關於BGA封裝連接失效的定義是：
１．大於300歐姆的峰值電阻持續200納秒或更長時間。
２．第一個失效事件發生後在10%的時間內發生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，焊接部位會因為累積應力的損傷而產生裂縫。裂縫常見於器件與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損傷就會導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，後繼的應力會導致焊接球斷裂。斷裂造成焊接球和PCB完wan全quan分fen開kai，從cong而er導dao致zhi較jiao長chang時shi間jian的de開kai路lu狀zhuang態tai

，斷duan裂lie麵mian的de汙wu染ran和he被bei氧yang化hua。最zui終zhong造zao成cheng從cong退tui化hua的de連lian接jie到dao短duan時shi間jian間jian歇xie性xing的de開kai路lu一yi直zhi到dao較jiao長chang時shi間jian開kai路lu。



3）缺少焊接球
　　
導致裂縫,最(zui)終(zhong)形(xing)成(cheng)斷(duan)裂(lie)的(de)後(hou)續(xu)機(ji)械(xie)應(ying)力(li)還(hai)有(you)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)斷(duan)裂(lie)的(de)焊(han)接(jie)球(qiu)的(de)錯(cuo)位(wei)。缺(que)失(shi)的(de)焊(han)接(jie)球(qiu)不(bu)僅(jin)使(shi)該(gai)引(yin)腳(jiao)的(de)連(lian)接(jie)永(yong)久(jiu)失(shi)效(xiao)，而(er)且(qie)錯(cuo)位(wei)的(de)焊(han)接(jie)球(qiu)可(ke)能(neng)會(hui)停(ting)留(liu)在(zai)另(ling)一(yi)個(ge)位(wei)置(zhi)而(er)導(dao)致(zhi)另(ling)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu)的(de)不(bu)可(ke)想(xiang)像(xiang)的(de)短(duan)路(lu)。


焊接球失效的電信號表現
　　
焊(han)接(jie)球(qiu)斷(duan)裂(lie)處(chu)定(ding)期(qi)的(de)開(kai)開(kai)合(he)合(he)會(hui)導(dao)致(zhi)間(jian)歇(xie)性(xing)電(dian)信(xin)號(hao)故(gu)障(zhang)。震(zhen)動(dong)，移(yi)動(dong)，溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)，或(huo)其(qi)他(ta)應(ying)力(li)可(ke)以(yi)使(shi)斷(duan)裂(lie)的(de)焊(han)接(jie)球(qiu)開(kai)開(kai)合(he)合(he)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)信(xin)號(hao)的(de)間(jian)歇(xie)性(xing)故(gu)障(zhang)。PCB廠使用的易彎曲的材料使這種間歇性信號也成為可能,例如震動應力造成的斷裂開開合合,難以預測的開開合合的焊接球電路導致間歇性信號,這種間歇性故障很難被診斷。另外，FPGA周圍的I/O緩衝電路使測量焊接網絡的電阻值幾乎不可能。在工作的FPGA中出現故障的器件可能會在測試床上沒有任何故障發現(NTF)就通過測試,因為焊接處暫時連接上了。很多用戶發現FPGA工作不正常,用手按一P下,FPGA就工作正常了,也是因為這個原因.