最近常有網友詢問BGA封裝IC碰到NWO問題該如何處理？其實一般的NWO(Non Wet Open)幾乎都發生在BGA封裝IC的邊緣及角落，而其原因也大多是因為BGA的載板(substrate)或PCB流經回焊(reflow)爐時板子材料不耐高溫變形所致，其現象的具體呈現其實與HIP(Head-In-Pillow，枕頭效應) 也極為類似。

 

這NWO(Non Wet Open)發生的可能原因有很多，比如說板材變形、焊墊/焊盤氧化、溫度熱能未達到融錫要求、防焊印刷偏移…等，不過有80%以上的問題幾乎都來自于板材變形。

另外，從NWO發生的現象觀察，其不良現象或許有機會可以使用X-Ray檢查出來，因為印刷在NWO焊墊上的錫膏經過回焊后幾乎全被BGA的錫球給吸走了，照這種邏輯來推論，那么發生NWO位置的錫球應該會比其他正常的錫球來得大才對，所以有機會用X-Ray檢查出來。

 

NWO發生原因：板材變形

電路板在流經回焊爐的恒溫浸泡區(soak zone)時，電路板會因為受熱而開始慢慢地彎曲變形，因為一般電路板大概只會選用Tg>150（Tg為玻璃轉換溫度）左右的板材來節省成本，隨著回焊爐內的溫度越來越高，電路板的變形會越來越嚴重，另外，板材厚度越薄及所負載的零件重量越重時，其變形量也會越加明顯。
 

有些原本焊接在PCB焊墊上的錫膏會黏在BGA的錫球上，隨著溫度漸漸升高，BGA的錫球與電路板間空隙越來越大，錫膏會漸漸地被帶往錫球的方向，到最后全部黏在BGA的錫球上，當爐溫到達融錫溫度時，BGA的錫球與電路板焊墊間的空隙也來到了最大，也就是說當錫球與錫膏完全熔融時并未接觸到電路板的焊墊，直到回焊爐的溫度再次回到焊錫的熔點前都未能接觸到焊墊。
 

當回焊爐開始降溫到低于焊錫的熔點之后，電路板也逐漸從彎曲變形中慢慢恢復到原始狀態（事實上有些狀況根本回不來），但這時候所有沾附在BGA錫球上的錫膏早都已經與錫球融為了一體，冷卻后再與焊墊接觸時就只會像公車站般靠在電路板的焊墊上而已，兩者并未焊接在一起，當板子因為某些情況再發生稍微變形，就會形成開路，這大概就是電路板焊墊上無錫NWO的現象。


 

 

上圖將NWO(Non-Wet-Open)與HIP(Head-In-Pillow)或HoP(Head-of-Pillow)在SMT的Reflow溫度曲線下形成的原因稍微做了解釋，基本上兩者都是因為板材變形所致，只是HIP的錫膏會保留在電路板的焊墊上，但NWO則完全轉移到了錫球。

解決方法：其實不論你想解決HIP或NWO，其方法不外乎降低板彎板翹的發生率與增加BGA焊墊的錫膏量兩種。目前雖然有對策但卻仍無法100％解決，或是投資與收穫不成正比，所以得自己判斷如如才是最有效降低其不良率的方法。
 

更多閱讀： 

板彎板翹發生的原因與防止的方法 

增加錫膏量可以改善BGA焊接不良？ 

如何解決BGA錫球的HIP(Head-In-Pillow)虛焊問題
 

NWO發生原因：焊墊/焊盤氧化

依據上面的解說，其實NWO的現象就是焊墊上沒有吃錫，所以，如果有焊墊/焊盤出現氧化，就算板子沒有因為溫度而變形也會造成同樣的現象Non-Wet現象。

解決方法：如果是焊墊氧化，當然就得處理PCB咯！
 

NWO發生原因：焊墊溫度熱能未達到融錫要求

另外一個造成NWO的原因是焊墊的溫度無法有效達到融錫的要求，這種現象通常發生在BGA中間的錫球部份，或是連接有大片銅箔的接地焊墊。

?　BGA中間的位置，尤其錫球顆數較多的大型BGA封裝，其底下焊墊的升溫因為受到本體的阻隔，所以受熱升溫會從最外圍的焊墊開始往內延伸，如果回焊溫度曲線調整的不好，就有可能造成BGA中間區域的焊墊未受熱完全就開始降溫，以致形成NWO的情形。

?　焊墊連接大面積基地銅箔會拉低焊墊溫度上升的速度，因為大部分的熱能都被接地銅箔給吸走了，當其他焊墊已經達到了融錫的溫度時，這些連接了大面積銅箔的焊墊卻還未達能到該有的溫度，于是焊墊上的錫膏就會被BGA上溫度比較高的錫球給搶走，一旦回焊爐的溫度開始下降，就會形成NWO的現象。

解決方法：一般的建議會先調整回焊爐溫的曲線以得到最佳化，這樣也是最便宜的方法，可以考慮增加恒溫浸泡區(soak zone)的時間，讓所有的焊墊都可以達到一定的溫度后才進入回焊區(reflow zone)。
 

另外，對于連接到大面積銅箔的焊墊建議要變更佈線增加【熱阻焊墊/限熱焊墊(thermal relief)】的設計，以求有效降低大部分熱能被大面積銅箔吸走的機會。

更多閱讀：回流焊的溫度曲線 Reflow Profile