可靠性试验结果
　　温度循环后大多数PBGA焊点都出现了失效，对失效时 的循环数进行对比分析。图10说明了老化后和未老化组件 的未返修无铅BGA试验数据的两参数韦伯（Weibull）图对 比，图11则是有铅组件的类似曲线对比。结果表明，无铅 PBGA焊点的特征寿命在高温老化后会降低25％左右，而有 铅PBGA焊点的特征寿命在高温老化后仅降低5％左右。另 外，无铅PBGA焊点比有铅PBGA焊点的失效循环数分布更宽。

老化后和未老化无铅组件上的返修后P B G A焊点与 未返修PBGA焊点的失效循环数对比如图12。在该图中， R ( S n P b )表示原来的无铅B G A被有铅P B G A替换返修， R(SnAgCu)表示无铅PBGA被另一个无铅BGA替代返修。 NA表示未老化组件，A表示高温老化后组件。图13表示有 铅组件的类似对比图，在该图中，R（SnPb）表示原有有 铅元器件被另一有铅元器件替代返修，R（SnAgCu）表示 有铅元器件被无铅元器件替代返修。结果表明，返修后的 无铅焊点（见图12）的失效时间差异比有铅焊点的要大(见图13)。

失效分析
为了判断已失效的PBGA电阻网络的具体失效位置，需 要进行破坏性分析。结果无论有铅还是无铅PBGA，所有的 失效位置都发生在焊点近元器件侧的硅片阴影区域，通过对 BGA封装的元器件基板的铜焊盘进行材料分析，证实有铅和 无铅BGA元器件都是镍镀层，在焊点近焊盘侧没有发现金。 焊点元器件侧是阻焊膜限制的焊盘，单板焊盘侧是铜箔限制 的焊盘。图14表示了锡铅焊点在元器件侧的失效。

图15表示未老化无铅焊点的失效位置的电镜照片， 与有铅PBGA类似，发现在焊点近元器件侧出现裂纹。图 16表示老化后无铅焊点失效的光学照片。对于高温老化后 的焊点，近单板侧的金属间化合物（IMC）的厚度要比未老化PBGA焊点近单板侧的 IMC要厚。

为了研究上述断裂位置 的元素构成，采用X射线能谱 仪(EDS)进行元素分析，发现 裂纹区域是富锡相，这表明 裂纹发生在焊点内的IMC(金 属间化合物)下侧(如图17)。

本文进一步调查了在 H A S L表面处理单板上无铅 PBGA替换返修有铅PBGA是否会在焊点中残留铅，X射线 能谱仪（EDS）分析结果表明返修后的焊点中不含铅。图 18～22表示替换无铅焊点微结构中发现的不同元素的元素 分布图。

结论
本文评估了高温老化和返修对无铅和有铅组件的影 响。返修缺陷包括引脚偏位、阻焊脱落、由封装翘曲导致 的PBGA焊点高度不一致。应用－40℃～125℃温度循环诱 发大部分PBGA焊点失效。

对已失效PBGA焊点的物理分析发现：无论是有铅或 无铅，焊点失效位置都发生在近铜箔限制的焊盘的元器件 侧。无铅PBGA焊点的失效循环数的分布要比有铅PBGA焊 点的宽。另外，高温老化对无铅PBGA焊点的损伤影响要比 有铅PBGA焊点的大，同时也发现已返修的无铅组件的失效 循环数差异分布要比已返修的有铅组件的宽，这一差异可 能与无铅组装工艺的成熟度、无铅焊料在所受应力条件下 的特征或返修工艺导致的缺陷有关。