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盤TA!BGA焊點質量檢測!

2019-02-28  瀏覽量:1447

由於IC芯片的特征尺寸要求越來越小,且復雜程度不斷增加,使得企業開始尋求新的高密度封裝技術,BGA封裝技術應運而生。盡管BGA器件的性能和組裝優於常規元器件,但BGA封裝技術的發展仍受限於BGA焊點的質量和可靠性。

 

針對不同產品不同的焊點缺陷問題,需要選擇適宜的檢測方法。今天我們就來介紹壹下BGA焊點缺陷或失效的幾個常用的檢測方法,幫助大家深入了解到不同檢測方法的不同優勢及典型案例,更好的進行選擇。

 

五十路

壹、目視檢測焊點質量

目視檢測在整個電子產品生產過程中都可進行,通過高倍放大鏡對焊點進行觀察,從外觀上初步檢測焊點是否存在明顯缺陷。

目的:能簡便、快速、直接的對焊點進行觀察,可以觀察焊點外部有沒有連焊、周圍表面的情況等。

但目視檢測的局限性很大,只能在沒有檢測設備的情況下,用作初步判斷,無法判斷焊點內部是否存在其他缺陷或焊點表面是否有空洞等。

 

二、X-ray檢測焊點質量

X-ray檢測是壹種無損的物理透視方法,即為在不破壞芯片情況下,利用X射線透視元器件,檢測元器件的內部封裝情況,如氣泡、裂紋、綁定線異常等。

 

2DX-ray

對於樣品無法以目視方式檢測的位置,利用紀錄X-ray穿透不同密度物質後其光強度的變化,產生的對比效果可形成影像即可顯示出待測物的內部結構,進而可在不破壞待測物的情況下觀察待測物內部有問題的區域。

目的:通過X射線掃描能快速、有效的觀察,能判別空焊,虛焊等BGA焊接缺陷,BGA、線路板等內部位移的分析,架橋、短路方面的缺點等。

 

美信檢測

 

但2DX-ray存在壹定的局限性,只能觀察二維平面圖像,原理是將三維立體的實物樣品顯示在二維的顯示屏上成像,對於結構復雜的產品,不同深度方向上的信息都重疊在壹起,極易混淆。例如,在同壹位置的不同面均存在元器件的情況下,焊錫形成的陰影會重疊起來,影響檢測結果的準確性,因此,對於結構復雜的產品常用作初步、快速判定。

 

3DX-ray(CT掃描)

3DX-ray很好的解決了2D X-ray的局限性問題,能夠呈現三維立體圖像,且具有高密度分辨率和高空間分辨率,還能實現模擬斷層掃描圖像等。對於BGA焊點的缺陷問題能完美的解決。

目的:可以清晰、準確的觀察BGA焊點的焊接質量和結構缺陷,還能顯示出缺陷在焊接內部的形狀、位置和大小。

 

美信檢測

 

美信檢測

 

在上述的非破壞性檢測方法對焊點缺陷進行檢測的過程中,目視檢測和2DX-ray均存在局限性,而3DX-ray(CT掃描)是目前最先進的無損檢測技術能完美解決焊點缺陷問題,但測試費用較昂貴,如產品可以被破壞,則可以使用接下來要講的破壞性檢測方法來進行測試。

 

破壞性檢測方法

三、紅墨水試驗檢測焊點質量

紅墨水試驗適用於驗證印刷電路板上BGA及IC的焊接情況。通過觀察、分析PCB及IC組件的焊點染色情況,從而對焊接開裂情況進行判定。

紅墨水試驗的原理是利用液體的滲透性。將焊點置於紅色染劑中,讓染料滲入焊點裂紋,幹燥後將焊點強行分離,通過觀察開裂處界面顏色狀態來判斷焊點是否斷裂。簡單來說,分為五步:切割 → 滲透 → 烘幹 → 分離 → 觀察 。

目的:壹般來說紅墨水測試比較能夠看到壹整顆BGA底下的所有錫球的焊錫現象。是壹種常用的電子組裝焊接質量的分析手段,可以考察電子零件的焊接工藝是否存在虛焊,假焊,裂縫等瑕疵。

 

美信檢測

 

美信檢測

 

美信檢測

 

四、切片分析焊點質量

切片分析是進行PCB/PCBA失效分析的重要技術,切片分析較之紅墨水試驗更為費時,切片分析的流程:取樣→清洗→真空鑲嵌→研磨→拋光→微蝕(如有必要)→分析。切片質量的好壞將直接影響失效部位確認的準確性,因此對檢測人員的能力要求很高。

 

切片分析

目的:既能用於檢查PCBA焊點內部空洞,界面結合狀況,潤濕質量評價等,還能對電路板品質的好壞進行檢驗。

 

美信檢測

 

SEM&EDS聯用

在切片分析的基礎上,想要進壹步了解焊點缺陷產生的原因,可以采用SEM&EDS對焊點的失效原因進行分析。

 

通過以上的幾種焊點缺陷檢測方法的介紹相信大家能夠根據自身的需要進行最適宜的選擇,美信檢測實驗室能提供上述所有的焊點檢測服務,願為您的產品質量保駕護航!

最後,在電路板產品生產的過程中如何對BGA焊接工藝進行改進呢?我們提供了以下的措施供大家參考交流:

 

BGA焊接工藝改進措施

①電路板、芯片預熱,去除潮氣,對托盤封裝的BGA要在焊接前以120℃烘烤4~6 h。

②清潔焊盤,將留在PCB表面的助焊劑、焊錫膏清理掉。

③塗焊錫膏、助焊劑必須使用新鮮的輔料,塗抹均勻,焊膏必須攪拌均勻,焊膏黏度和塗抹的焊膏量必須適當,才能保證焊料熔化過程中不連焊。

④貼片時必須使BGA芯片上的每壹個焊錫球與PCB上每壹個對應的焊點對正。

⑤在回流焊過程中,要正確選擇各區的加熱溫度和時間,同時應註意升溫的速度。壹般,在100℃前,最大的升溫速度不超過6℃/s,100℃以後最大的升溫速度不超過3℃/s,在冷卻區,最大的冷卻速度不超過6℃/s。因為過高的升溫和降溫速度都可能損壞PCB和芯片,這種損壞有時是肉眼不能觀察到的。同時,對不同的芯片、不同的焊錫膏,應選擇不同的加熱溫度和時間;對免洗焊膏,其活性低於非免洗焊膏,因此,焊接溫度不宜過高,焊接時間不宜過長,以防止焊錫顆粒的氧化。

⑥在進行PCB設計時,PCB上BGA的所有焊點的焊盤應設計成壹樣大,如果某些過孔必須設計到焊盤下面,也應當找合適的PCB廠家,確保所有焊盤大小壹致,焊盤上焊錫壹樣多且高度壹致。

 

參考文獻

《BGA焊接可靠性分析及工藝改進》趙國玉、廖華沖、朱文兵

《 BGA 空洞形成的機理及對焊點可靠性的影響》王文利、梁永生

《PCB焊點失效以及無鉛BGA返修工藝分析》ZHAO shuai feng

 IPC-國際電子工業聯接協會. IPC-A-610D 印制板組裝件驗收條件

 

*** 以上內容均為原創,如需轉載,請註明出處 ***

 

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