In elettronica, con il termine BGA (Ball Grid Array) si indica un particolare packaging del tipo SMT (surface mount technology) utilizzato per componenti elettronici, in particolare microcontroller o microprocessori. A differenza di altri formati, non presenta piedini sul perimetro del componente, bensì una griglia di pad posizionati al di sotto del componente e direttamente saldati sulla scheda elettronica per mezzo di palline (ball) di stagno. Se da un lato questo formato permette di ridurre notevolmente le induttanze parassite, dall’altro la saldatura dei dispositivi BGA richiede un controllo preciso e può essere eseguita solo tramite processi automatizzati. Inoltre, essendo le connessioni posizionate sotto al chip, non è possibile effettuare un’ispezione visiva su un componente BGA.
Per il controllo qualità e la failure analysis su questi dispositivi, un’analisi accurata della cross-section delle palline di saldatura è essenziale per valutare la qualità delle connessioni e garantirne l’affidabilità. I metodi convenzionali di lucidatura meccanica per la preparazione delle sezioni trasversali possono indurre deformazioni e distorsioni a causa dello stress meccanico, impedendo un’analisi precisa dell’interfaccia tra la scheda elettronica e il componente. Per risolvere questo problema è opportuno ricorrere ad una strumentazione più idonea, quale ad esempio uno Ion Beam Polisher (come i Coxem CP-8000+ e IP-10K), che permette la preparazione di una superficie liscia e lucida, idonea al successo imaging mediante Microscopio Elettronico a Scansione (SEM). Questi strumenti utilizzano ioni di gas argon ad alta energia per lucidare i campioni, eseguendo il processo in vuoto e garantendo così la non contaminazione della superficie lucidata e la ripetibilità del processo.
Un campione così preparato può essere poi osservato al SEM sia con detector SE (elettroni secondari) che con detector BSE (elettroni retrodiffusi), per individuare attraverso immagini ad alta risoluzione caratterizzate da elevato contrasto, eventuali vuoti, contaminazioni e altri difetti presenti nella saldatura o nell’interfaccia.
Fig.2 – Sfere di stagno saldate su un circuito BGA. A sinistra cross-section preparata con metodi convenzionali (lucidatura meccanica), a destra cross-section preparata con Ion Beam Polisher (Coxem CP-8000+). Immagini acquisite con SEM Coxem EM-30N.
Fig.3 – Sfera di stagno saldata su un circuito BGA. A sinistra immagine acquisita con detector di elettroni secondari (SE), a destra immagine acquisita con detector di elettroni retrodiffusi (BSE) che mette in evidenza il contrasto composizionale dato dai diversi materiali.
Fonte: Coxem Co., Ltd
