进一步分析显示，PWB里的导通孔没有镀镍或者镀金不完全，因而在导通孔里有铜露出来。扫描电子显微镜（SEM）和能量散光测定（EDS）分析仪显示，在一个镍层里有轮廓分明的尖峰状磷，我们知道磷会减少过量电镀。我们看到，在目标BGA焊球下面，阻焊剂从各个焊盘边缘流了出来，在根部 形成奇形焊球，各个焊盘有一侧没有完全焊上。
整个分析揭示出了三个问题。PWB在电镀上有一些错开。双面镀镍层，特别是顶层表面粗糙，似乎与故障的发生有关。PWB还存阻焊膜位置不正的问题。最后，元件处在高于再流焊的温度或时间不足。我们建议，应该和PWB制造商一起，解决电镀和阻焊膜问题，并且改进焊料的再流焊温度曲线（图5）。

设计鉴定
实验室的另一方面工作是设计鉴定。有个例子，客户要求为他们的印刷电路板（PCBA）做鉴定，希望确认电路板上九个BGA的焊接质量。实验室的工作就是测定BGA与组件之间的可焊性，包括焊球对PWB焊盘的润湿、润湿后焊球的形状、焊料的颗粒度和焊球中气泡的大小。

图5在分析过程中，从导通孔剖面图看到， 在许多地方铜上面镀金或者镀镍不完全。

为了便于分析，我们选择每个BGA角线上的焊球。使用X光对电路板上每一个BGA进行分析，通过选择组件板上的关键性标记确定切割位置，让分析师找到想要的焊球对角线。每个BGA都作了相应的标记，把BGA从电路板上取出，放到一个环氧树脂试样里。然后，每个BGA 都沿着标记，用精密的钻石刀切下来。BGA用X光进行第二次照射，确定切割刀口相对所选择的对角线的位置。然后，使用研磨轮，打磨成中心直径大约0.35毫米的焊球，而对角线的位置则使用一台金相显微镜来校验。分别给BGA焊球显微切片拍摄数字照片，并传送给客户。分析的最终结果是，焊料符合现行修订版IPC-A-610，这样，客户就能够按样机投入生产。
在下一个鉴定项目中，是测定BGA是否正确地焊接到PWB上，在剧烈震动和撞击的情况下，BGA是否还焊在电路板上。分析包括抗剪强度测试和可焊性评估。
用显微镜对六块板上六个BGA作初步的检查，没有发现任何外部缺陷或者异常。用一个测力计通过一个双向夹具来做推力测试，对这组BGA进行推力测试得到的结果是一致的——分别是33.6磅、32.8磅和34.2磅。
用光学显微镜观察BGA和PWB可以看到，在PWB焊盘上，焊球开裂几乎是平均分布的，PWB焊盘从绝缘层剥离，而焊球从BGA焊盘上裂开（图6）。

图6立体显微照片显示，经过剪切测试后PWB上的各种情况：有的焊球仍焊在板上，焊盘剥离，焊球从焊盘上脱落。

就可焊性评估而言，仍然焊在PWB上的BGA用研磨片取了出来。把它们放在慢速固化型环氧树脂里，并在分析中做了显微切片。把BGA沿着选定的水平线、垂直线和对角线做显微切片，并用金相显微镜检测。所有的显微切片都显示，焊球焊接结果良好，气泡可以接受，润湿良好。抗剪强度分析揭示，在剪切测试中BGA从PWB焊盘上断裂的分布均匀，从显微切片看到焊球的形状是预期的。除了没有超出规格范围的气泡之外，焊球没有缺陷，没有断裂或者异常。

贯彻RoHS后制造工艺的发展
在这项研究中，实验室检查了两种情况：一个是含铅工艺，另一个是无铅工艺。研究的目的是为了确定，能否在无铅工艺中检测出微量的铅。在第二种情况下，在进行无铅工艺之后再进行锡铅焊接工艺，让分析员寻找残存的微量银。
我们对十二块PWB进行了元素光谱测定分析，每一块PWB都有一个焊盘使用无铅焊料。用X射线荧光（XRF）光谱测定法，可以分析检测锡（Sn）、银（Ag）、铜（Cu）、镍（Ni）和铅（Pb）。每一个光谱的持续时间为10秒钟。同时还对这些PWB板做X射线能谱仪（EDS）分析。用电子显微镜（SEM）和 X射线能谱仪（EDS）分析无铅焊料的结果是： Cu含量1.82%、 Ag含量2.33%、Sn含量93.43%，EDS光谱中没有观察到铅的尖峰。用XRF检测未使用的焊料，结果是： Sn含量94.5%、Ag含量4.6%、Cu含量0.4%、Ni含量0% （表1）。
在工艺研究的第二部分中，我们对十二块PWB进行元素分析，每一块PWB都有一个焊盘使用锡铅焊料。用X射线荧光光谱测定法，分析了锡、银、铜、镍和铅元素。XRF光谱持续时间为10秒钟。结果显示铅的含量低于0.10%，符合RoHS 条例的规定，可以接受。用XRF测量法没有检测出含有银。结论是，在对流焊接工艺，通过调整加热曲线，可以在含铅和无铅工艺之间进行转换，铅的含量不会超过RoHS的规定，可以接受。

结论
随着电子产品制造业的复杂程度和精密程度不断提高，及时地分析故障成因并提供数据，以便作出决策或者验证设计设想，其重要性将日益提高。上述的每一个例子都涉及技术方面的专门知识、正规的分析过程和复杂的测试，都要编制和管理文件。有时客户要求进行的评估存在时效问题，测试一完成，就可以得到结果。不论是什么情形，产品分析都可以帮助工程人员取得他们需要的数据，及时作出适当的决定，采取正确的措施或者作出改进，以便进行下一阶段的产品开发。

* EPIC Technologies’ Johnson City TN 故障分析/产品分析实验室。
** Hewlett Packard 5DX Series II X-ray。