本文主要介紹了X-RAY在BGA焊接質(zhì)量檢驗(yàn)中的應(yīng)用。

 

X-RAY，BGA，檢驗(yàn)，IPC-A-610E，GJB 548B

 

作為小型器件典范的BGA器件近些年來(lái)在電子產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛，與QFP封裝器件或PLCC封裝器件相比，BGA器件具有引腳數(shù)目更多、引腳間電感及電容更小、引腳共面性好、電性能及散熱性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然BGA器件有諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，但仍存在著無(wú)法改變的不足之處：即BGA器件在焊接完成之后，由于其焊點(diǎn)全部在器件本體腹底之下，因此既無(wú)法采用傳統(tǒng)的目測(cè)方法觀測(cè)檢驗(yàn)全部焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量，也不能應(yīng)用AOI（自動(dòng)光學(xué)檢驗(yàn)）設(shè)備對(duì)焊點(diǎn)外觀做質(zhì)量評(píng)判，目前通用的方式均采用X-ray檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)BGA器件焊點(diǎn)的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)。

 

X-ray檢驗(yàn)設(shè)備是基于X射線的影像原理，由X射線發(fā)生裝置發(fā)出X射線，對(duì)被檢驗(yàn)印制板組及BGA器件進(jìn)行照射，利用X射線不能穿透錫、鉛等密度大且厚的物質(zhì)，可形成深色影像，而會(huì)輕易穿透印制板及塑料封裝等密度小且薄的物質(zhì)，不會(huì)形成影像的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)BGA器件焊接焊點(diǎn)的質(zhì)量檢驗(yàn)。X-RAY檢測(cè)原理如下圖所示：

 

 

a. 焊點(diǎn)缺陷種類(lèi)

BGA器件焊點(diǎn)缺陷主要有焊料橋連、焊錫珠、空洞、錯(cuò)位、開(kāi)路和焊料球丟失、焊接連接處破裂、虛焊等。

b.焊料橋連

由于焊料橋連最終導(dǎo)致的結(jié)果就是電氣短路，因此BGA器件焊接后，各相鄰焊料球之間應(yīng)無(wú)焊料橋連。這種缺陷在采用X-ray檢驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)時(shí)比較明顯，在影像區(qū)內(nèi)可見(jiàn)焊料球與焊料球之間呈現(xiàn)連續(xù)的連接，容易觀察和判斷。

c.焊錫珠

焊錫珠是表面貼裝過(guò)程中的主要缺陷之一，造成焊錫珠的原因有很多。這種缺陷在X-ray影像區(qū)內(nèi)也易于識(shí)別，應(yīng)用X-ray檢驗(yàn)設(shè)備觀察測(cè)量焊錫珠時(shí)，應(yīng)主要注意其尺寸要求和位置要求，并且不違反最小電氣間隙要求。

d.空洞

空洞在BGA器件焊接后是最常見(jiàn)的，因?yàn)橥S多BGA器件本身的焊料球就可能帶有空洞或氣孔，在回流焊接過(guò)程中，回流曲線設(shè)置不合理則更容易產(chǎn)生空洞。GJB 4907-2003與IPC-A-610E標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)空洞做出了評(píng)判準(zhǔn)則，但評(píng)判尺度存在差異。其中GJB 4907-2003中規(guī)定焊點(diǎn)空洞應(yīng)不大于焊點(diǎn)體積的15%，而IPC-A-610E中規(guī)定X-ray影像區(qū)內(nèi)任何焊料球的空洞應(yīng)不大于25%。

e.虛焊

一般虛焊都是由于回流焊接過(guò)程不充分造成的。在回流焊接過(guò)程中，焊料球與錫膏沒(méi)有形成良好地熔融，無(wú)法形成潤(rùn)濕良好的共晶體。虛焊是一種不容忽視的缺陷，容易造成器件脫落，影響器件的電氣性能。虛焊缺陷也必須通過(guò)旋轉(zhuǎn)X射線角度進(jìn)行檢驗(yàn)，從而及時(shí)采取有效措施避免它的發(fā)生。

 

典型圖片

 

 

利用X-ray檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)BGA器件焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)是一種高性價(jià)比的檢驗(yàn)手段。隨著新技術(shù)的發(fā)展，超高分辨率、智能化的X-ray檢驗(yàn)設(shè)備不僅會(huì)為BAG器件組裝提供省時(shí)、省力、可靠的保障，也能夠在電子產(chǎn)品故障分析中扮演重要的角色，提高故障排查效率。

 

IPC-A-610E 電子組裝件的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

GJB 548B-2005 微電子器件試驗(yàn)方法和程序

GJB 4907-2003 球柵陣列封裝器件組裝通用要求

李柏東，《淺談X—ray檢驗(yàn)設(shè)備評(píng)判BGA器件焊接質(zhì)量》，《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》2014年第24期

 

*** 結(jié)束 ***

 

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