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(yu)PCB連接處的裂縫。
　　
xianxingdeyucehanjielianjieshixiaodefangfashitongjituihuamoxing。danshi，youyutongjizaidaliangyangpincunzaishicaijuyoushijiyiyi，jiyutongjidemoxingchongqiliangyezhinengshiyizhongquanyidejiejuebanfa。ruituojituangongsideSJ-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.