便攜電子設(shè)備往往需要經(jīng)受跌落和撞擊的考驗。脆性的無鉛焊料，例如常用的焊球合金——銀含量為3-4%的SAC305或者SAC405錫銀銅焊錫膏，焊點特別容易因為金屬間化合物而失效。為了提高BGA的抗跌性和抗撞擊性，一些廠商使用銀含量比較低的SAC焊球來生產(chǎn)BGA。本文重點討論改變BGA焊球冶金技術(shù)會給我們帶來哪些好處和需要解決哪些問題。
在便攜設(shè)備中，例如蜂窩電話、PDA、DVD播放器和MP3播放器，應(yīng)力可能會引起金屬間互化物失效，在運輸和搬運過程中常常出現(xiàn)的沖擊也會造成金屬間互化物失效。一家元件廠商認(rèn)為，用戶之所以會收到有焊球丟失的BGA封裝，是因為它們在運輸過程中曾經(jīng)跌下。主要的半導(dǎo)體廠商公布了一些元件變更通知（PCN）和技術(shù)公告。目前，這些元件變更通知的范圍還很有限；不過，預(yù)計這些改變很快就會用在許多不同類型的封裝上。
減少焊料中銀的含量會降低彈性模數(shù)和金屬間互化物的厚度，提高大焊點的合格率。改用含銀量比較低的焊料的BGA還有其他的好處，有以下好處：
改變了失效的模式和位置；
1、在溫度老化時（150°C），金屬間互化物的生長速度比較慢；
2、加入添加劑，減少了SMT焊點中銅的分解；
3、抑制了錫的氧化，改善了焊點的濕潤效果；
4、減少銀錫條；
5、降低了表面的粗糙度（使檢查變得更容易）；
6、在某些情況下，不需要使用底部填充膠；
7、由于銀含量的減少了，價格也隨之下降。
冶金技術(shù)的變化還帶來了一些問題。首先，SAC305/405合金的熔點溫度在217-221°C的范圍內(nèi)，含銀量低的合金的熔點溫度為217-228°C。在某些情況下，可能需要對現(xiàn)有的無鉛再流焊溫度曲線再次進(jìn)行優(yōu)化。電路板上所有封裝和焊點的最高溫度都必須經(jīng)過重新評估之后才能確定冶金技術(shù)上的變化所帶來的影響。再流焊和返工的最高溫度和溫度高于液相線時間的變化、在SAC305/405焊膏體積上的變化，以及重新評價具體焊膏的化學(xué)成分在比較高的工藝溫度下的影響，例如助焊劑的揮發(fā)，這些是無鉛再流焊可能出現(xiàn)的變化，但是還不能確定。
如果在錫鉛工藝中使用無鉛BGA，需要做大量的工作來確定哪一種再流焊最適合。從SAC305/405變成含銀量低的合金意味著可能需要全面重新評價混合焊接工藝。引進(jìn)含銀量低的BGA又不改變再流焊溫度曲線，這可能會抵消在跌落試驗中看到的這種BGA在性能方面的優(yōu)勢。一些銷售商正在發(fā)布元件變更通知，這意味著他們既不希望改變元件號，也不希望看到在形式、安裝和功能上有變化。對于冶金技術(shù)改變了的器件，并非所有的整機(jī)制造商和電子制造服務(wù)商都一致認(rèn)可并且要求供應(yīng)商使用新的元件號。對JSTD-020規(guī)定溫度可能的影響，也許也要考慮到。表1是如何為BGA選擇合金的例子。
降低焊料中銀的含量可以進(jìn)一步提高抗跌落應(yīng)力和抗撞擊應(yīng)力的性能。不過，冶金技術(shù)上的改變要求重新評價許多制造工藝和業(yè)務(wù)流程。BGA廠商和整機(jī)制造商或者電子制造服務(wù)商必須深入研究這種變化所帶來的影響，特別是在無法進(jìn)行有效追蹤的情況下。這種變化，加上用于高可靠性產(chǎn)品的無
鉛焊接數(shù)據(jù)有限，會進(jìn)一步推遲整個無鉛化進(jìn)程。
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