3.2 机械应力失效的裂纹特征

机械应力导致的焊点开裂裂纹，不同于疲劳开裂，最具代表性的裂纹特征基本上是可啮合的——把开裂的焊点压合，上下裂纹往往能够基本啮合。不管是脆性断裂、韧性断裂，还是坑裂，开裂的焊点在压合时都能够啮合，这可以作为判定80%以上属于机械应力导致的焊点开裂的一个初步判据。疲劳开裂的裂纹，之所以啮合不了，是因为裂纹不是一时形成的，而是经受长时间的、周期性的应力作用，开裂伴随着再结晶现象的发生，不单纯是强硬地拉扯开的。

机械应力导致的焊点开裂，主要有脆性断裂、韧性断裂和坑裂。它们与机械应力的类型有一定相关性，其裂纹特征如下。

（1）脆性断裂裂纹的特征如图3-9所示。脆性断裂是机械应力作用下焊点最常见的断裂形貌，具有以下鲜明的特征。

①焊点从IMC根部断裂。

②断裂面呈沙质面（在高倍电镜200倍放大倍数下，看到的是台阶式断裂面）。

③可以啮合。

对于BGA而言，大部分脆性断裂发生在BGA侧，这是BGA侧焊盘阻焊定义的原因。

（2）韧性断裂裂纹的特征如图3-10所示，往往发生在缩颈焊点上。韧性断裂的裂纹特征如下。

①裂纹发生在焊料中，而不是在焊点的界面处。

②断裂面呈撕裂形貌。

③可以啮合。

（3）坑裂是指裂纹从焊盘下PCB基材树脂层开裂的现象，如图3-11所示。坑裂现象具有非常显著的特异性，通常只能在超应力或跌落场景下看到，可以将其作为跌落或冲击应力引诱的证据。

（4）振动导致的焊点开裂裂纹多为穿晶的条痕裂纹。图3-12所示的沿晶界条纹状裂纹也比较多见，裂纹沿着界面IMC与焊料的界面断开，这也是振动导致焊点开裂的典型特征。

（5）Sn-Bi合金焊接SAC305焊球BGA，跌落试验导致的裂纹往往发生在界面IMC焊料侧，如图3-13所示。这主要是因为Sn-Bi合金相比界面IMC更脆（界面IMC绝大多数属于连续层，而Sn-Bi合金为10μm以上的粗大Bi晶粒，这种结构的材料非常脆）。