BGA-IC功能不良真的是很多电子公司的痛，尤其现在的CPU几乎全都採用BGA封装，当有开机不良品从客户端退回，需要分析不良原因时，最常採用的就是红墨水测试(Red Dye Test)法了，因为红墨水测试的好处是可以让人一目了然，瞭解整颗BGA在哪些位置有锡球发生了裂缝(crack)问题，方便制程及研发单位快速了解可能原因与可能的应力(Stress)来源。
不过，这红墨水测试其实是一种破坏性测试，建议一定要等到所有非破坏性的可行方案都试过了，最后才做这个红墨水破坏性测试。做过红墨水测试的样品，理论上还是可以再拿去做切片(Cross-Section)做进一步的SEM(Scanning Electron Microscope)显微照相及EDX(Energy-Dispersive X-ray spectroscopy)金属元素分析，但样品毕竟已在红墨水测试时曾经过外力破坏，而且部分区域可能被红墨水或其他物质污染，也就是已非第一现场，所以后续的分析结果就会被持以保留态度。
另外，红墨水测试无法判断PCB内层是否有问题，有些不良原因可能是PCB的导通孔(via)断裂，或是内层微短路(CAF, Conductive Anodic Filament)所造成，一旦做了红墨水测试，这些现象就可能会消失或被破坏。
所以，一般比较谨慎的作法是先用电性测试的手法，尽可能找到是那几颗锡球与线路可能出现了问题，然后抽丝剥茧，一步步的排查缩小可能范围，最好还要分得出来是开路还是短路，最后直接做切片，直捣黄龙，一掷中的。
不过本人还是以红墨水试验为准来做说明，下面是一般实验室(lab)做红墨水试验后所出的报告格式，有些实验室可能会有少许的不同，但表示方法都大同小异。
BGA红墨水锡球断裂面Type表示：
配合最上面的BGA锡球断裂面的图示，下面用颜色来代表锡球(ball)的断裂面。
| Type 0 | 锡球无裂缝 | |||
| Type 1 | 裂缝发生在锡球与零件焊垫底层之间。 | 零件焊垫与本体剥离。焊锡性良好。 | ||
| Type 2 | 裂缝发生在锡球与零件焊垫表层之间。 | 零件焊垫完整，断裂在零件端焊锡面。 | ||
| Type 3 | 裂缝发生在锡球与PCB焊垫表层之间。 | PCB焊垫完整，断裂在PCB端焊锡面。 | ||
| Type 4 | 裂缝发生在锡球与PCB焊垫底层之间。 | 焊垫与PCB本体剥离。焊锡性良好。 |
以上的分类中还缺少一样，就是裂缝发生在锡球的中间，一般来说红墨水测试(Red-Dye)如果发现有缝隙发生在锡球的中间，就有很大的可能性是SMT有问题，可能是HiP(Head-in-Pillow)/HoP(Head-on-Pillow)现象或锡球内孔洞(Void)过大造成断裂。
如果是Type 1 或 4 缝隙发生在焊垫底层，一般认为是应力(Stress)所造成的机率最大，而应力可能来自PCB板弯，组装制程中应力（比如说锁螺丝、针床测试），使用者弯曲产品，或使用者不小心摔落桌面或地面锁造成。虽然已经可以证明焊锡(Solderability)没有问题，但也不排除零件或PCB经过多次回焊高温洗礼后造成焊垫的Bonding-Force降低的影响，一般来说焊垫都可以在三次以内正常焊锡而不会脱落，如果PCB或BGA零件经过多次重工或不当高温，也有很大可能造成焊垫脱落的现象。
如果是Type 2 或 3 缝隙发生在焊垫表层，一般认为也是应力(Stress)所造成的机率最大，其次也有可能是「NWO(Non-Wet-Open)」焊锡问题所造成，正常情况下由有经验的工程师在显微镜下观察就可以判断是否与焊锡有关，断裂面如果层光滑亮面则可能为焊锡问题，如果判断不出来就必须再进一步做切片(Cross-Section)，检查IMC(Intermetallic Component)的生成装况以做判断，如果是ENIG的版子，可能还得打EDX看是否有「黑垫(Black pad)」现象，不过如果是黑垫也不应该只有BGA有问题，其他零件多多少少也会出现问题才对？
延伸阅读：
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BGA红墨水锡球断裂百分比Type表示(%)：
- Type 0: 锡球无裂缝
- Type A: 锡球裂缝介于锡球总面积的1～25%。视状况判断可接受与否。
- Type B: 锡球裂缝介于锡球总面积的25~50%。不可接受。
- Type C: 锡球裂缝介于锡球总面积的50～75%。不可接受。
- Type D: 锡球裂缝介于锡球总面积的75～100%。不可接受。
正常来说只要BGA的锡球有裂缝就不能接受，只是有些裂缝是因为锡球中的空洞/气泡所造成，根据 IPC-7095B 7.5.1.7规格更新，现在BGA锡球内的气泡准统一要求要不得大于25%(直径)或6.25%(面积)。
BGA红墨水测试锡球断裂对照表：
BGA红墨水测试锡球断裂对照表：
从下面不良对照表可以发现，BGA锡球开裂的现象出现在左手边的上下两个角落，这也与我们一般看到电路板因为应力(Stress)所造成的BGA锡球开裂不良现象类似，应力最大的作用力出现在BGA-IC的四个角落，而这个位置又位于电路板的正中间位置，也是电路板板弯时应力出现最大的位置。
如果可能的话，188金宝搏苹果下载 强烈建议BGA的四个角落的位置不要有锡球设计，也可以考虑设计没有线路的假(dummy)锡球，既可以加强BGA的应力承受度，如果有裂缝问题，也不会影响到功能。
BGA红墨水测试锡球断裂对照表
BGA红墨水测试的照片与实际锡球开裂现象
从照片中锡球开裂的情形来判断A1~C1及U1~Y1刚好在BGA位于电路板中间位置的上下两个角落，所以极有可能是电路板因外力变形所造成的锡球断裂。请注意一下，这份报告有一个地方标示错误，在C1的位置锡球的断裂面应该在零件面(Component Side，黄色底），但实验室大概忙中有错，标成了蓝色底的PCB面了。
而U20位置的25～50%锡球裂开看起来有点像是气泡所造成。
延伸阅读：
如何从红墨水测试中判断BGA开裂的不良原因
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如何判断BGA掉件是SMT工厂制程或是设计问题?
简介用红墨水试验 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊锡有否破裂
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你好，想请问一下，若是在BGA 的IC 中，一共有12排，但在第10排，同一排均发生元件面锡球断裂的问题，请问是否有这种经验锡球会断在中间排?
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CY,
如果适应力造成的问题，一般来说会从最外边的锡球开始依序向内裂开。
如果是中间排的锡球裂开，而外边锡球没有裂开，比较有可能是锡球或PCB焊垫氧化，也有可能是重新植球出问题。具体还得看锡球断裂的位置是在零件面还是PCB面。
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hi 前辈您好~
想请教一下个问题, 若 冷焊问题是从一般x-ray 和profile看不出的对吗? 可用red dye & cross section 发现问题对吗?
但若加热或是re-wielding , 板子测试又好了, 再去做red dye/cross section 会有用吗? 若客户要求再拿好的板子去做, 可看出process有无问题吗?
健康~平安~快乐~
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欣怡
你的问题我看其实有点辛苦，有点看不太懂。
试着回答你的问题
一般如果是非BGA零件的冷焊是可以用肉眼看得出来的，因为冷焊的焊锡会形成一个比较大的θ角。
猜测你碰到的问题应该是BGA零件。如果是冷焊（如HIP/HoP或NWO）应该是可以使用【3D CT X-ray】扫描出来的。
但如过是crack(锡球断裂)可能就得使用red-dye或cross-section来分析了，因为这种crack目前还比较难用【3D CT X-ray】扫描出来。
如果BGA被重新加热会有重新融锡的机会，这样就会破坏现场，无法呈现出原来的样貌，也就无法确保查看到的是否就是真正的不良现象。
BGA失效先排除本身颗粒的功能问题，剩下的要确认是HIP/HoP及NWO或是破裂问题，不同的不良现象会关系到不同的主因，而且并不是所有的BGA不良都是Process造成的。无法拿到该不良板做分析，基本上就是瞎子摸象，除非你当初生产的时候不良率很高，你们自己就知道问题点。验证是要假设问题，然后把不良复制出来，如果不知道真正的不良现象，就算复制出来了，也不一定就是真因。
个人意见！
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