由于IC芯片的特征尺寸要求越來(lái)越小，且復(fù)雜程度不斷增加,，使得企業(yè)開始尋求新的高密度封裝技術(shù)，BGA封裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。盡管BGA器件的性能和組裝優(yōu)于常規(guī)元器件,，但BGA封裝技術(shù)的發(fā)展仍受限于BGA焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性。

針對(duì)不同產(chǎn)品不同的焊點(diǎn)缺陷問(wèn)題,，需要選擇適宜的檢測(cè)方法,。今天我們就來(lái)介紹一下BGA焊點(diǎn)缺陷或失效的幾個(gè)常用的檢測(cè)方法，幫助大家深入了解到不同檢測(cè)方法的不同優(yōu)勢(shì)及典型案例,，更好的進(jìn)行選擇,。

非破壞性檢測(cè)方法

一、目視檢測(cè)焊點(diǎn)質(zhì)量

目視檢測(cè)在整個(gè)電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中都可進(jìn)行,，通過(guò)高倍放大鏡對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行觀察,，從外觀上初步檢測(cè)焊點(diǎn)是否存在明顯缺陷。

目的：能簡(jiǎn)便、快速,、直接的對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行觀察,，可以觀察焊點(diǎn)外部有沒(méi)有連焊、周圍表面的情況等,。

但目視檢測(cè)的局限性很大,，只能在沒(méi)有檢測(cè)設(shè)備的情況下，用作初步判斷,，無(wú)法判斷焊點(diǎn)內(nèi)部是否存在其他缺陷或焊點(diǎn)表面是否有空洞等,。

二、X-ray檢測(cè)焊點(diǎn)質(zhì)量

X-ray檢測(cè)是一種無(wú)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(cè)元器件的內(nèi)部封裝情況,，如氣泡,、裂紋、綁定線異常等,。

2DX-ray

對(duì)于樣品無(wú)法以目視方式檢測(cè)的位置,，利用紀(jì)錄X-ray穿透不同密度物質(zhì)后其光強(qiáng)度的變化，產(chǎn)生的對(duì)比效果可形成影像即可顯示出待測(cè)物的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，進(jìn)而可在不破壞待測(cè)物的情況下觀察待測(cè)物內(nèi)部有問(wèn)題的區(qū)域,。

目的：通過(guò)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(nèi)部位移的分析,，架橋、短路方面的缺點(diǎn)等,。

但2DX-ray存在一定的局限性,，只能觀察二維平面圖像，原理是將三維立體的實(shí)物樣品顯示在二維的顯示屏上成像,，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品,，不同深度方向上的信息都重疊在一起，極易混淆,。例如,，在同一位置的不同面均存在元器件的情況下，焊錫形成的陰影會(huì)重疊起來(lái),，影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,，因此,，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)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(wèn)題,，能夠呈現(xiàn)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(shí)現(xiàn)模擬斷層掃描圖像等,。對(duì)于BGA焊點(diǎn)的缺陷問(wèn)題能完美的解決。

目的：可以清晰,、準(zhǔn)確的觀察BGA焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量和結(jié)構(gòu)缺陷,，還能顯示出缺陷在焊接內(nèi)部的形狀、位置和大小,。

在上述的非破壞性檢測(cè)方法對(duì)焊點(diǎn)缺陷進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中,，目視檢測(cè)和2DX-ray均存在局限性，而3DX-ray（CT掃描）是目前最先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能完美解決焊點(diǎn)缺陷問(wèn)題,，但測(cè)試費(fèi)用較昂貴,，如產(chǎn)品可以被破壞，則可以使用接下來(lái)要講的破壞性檢測(cè)方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試,。

破壞性檢測(cè)方法

三,、紅墨水試驗(yàn)檢測(cè)焊點(diǎn)質(zhì)量

紅墨水試驗(yàn)適用于驗(yàn)證印刷電路板上BGA及IC的焊接情況。通過(guò)觀察,、分析PCB及IC組件的焊點(diǎn)染色情況,，從而對(duì)焊接開裂情況進(jìn)行判定。

紅墨水試驗(yàn)的原理是利用液體的滲透性,。將焊點(diǎn)置于紅色染劑中,，讓染料滲入焊點(diǎn)裂紋，干燥后將焊點(diǎn)強(qiáng)行分離,，通過(guò)觀察開裂處界面顏色狀態(tài)來(lái)判斷焊點(diǎn)是否斷裂,。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，分為五步：切割 → 滲透 → 烘干 → 分離 → 觀察 ,。

目的：一般來(lái)說(shuō)紅墨水測(cè)試比較能夠看到一整顆BGA底下的所有錫球的焊錫現(xiàn)象,。是一種常用的電子組裝焊接質(zhì)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,。

四,、切片分析焊點(diǎn)質(zhì)量

切片分析是進(jìn)行PCB/PCBA失效分析的重要技術(shù)，切片分析較之紅墨水試驗(yàn)更為費(fèi)時(shí),，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(zhì)量的好壞將直接影響失效部位確認(rèn)的準(zhǔn)確性,，因此對(duì)檢測(cè)人員的能力要求很高。

切片分析

目的：既能用于檢查PCBA焊點(diǎn)內(nèi)部空洞,，界面結(jié)合狀況,，潤(rùn)濕質(zhì)量評(píng)價(jià)等，還能對(duì)電路板品質(zhì)的好壞進(jìn)行檢驗(yàn),。

SEM&EDS聯(lián)用

在切片分析的基礎(chǔ)上,，想要進(jìn)一步了解焊點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的原因，可以采用SEM&EDS對(duì)焊點(diǎn)的失效原因進(jìn)行分析,。

通過(guò)以上的幾種焊點(diǎn)缺陷檢測(cè)方法的介紹相信大家能夠根據(jù)自身的需要進(jìn)行最適宜的選擇,，美信檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室能提供上述所有的焊點(diǎn)檢測(cè)服務(wù)，愿為您的產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航,！

最后,，在電路板產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程中如何對(duì)BGA焊接工藝進(jìn)行改進(jìn)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(jìn)措施

①電路板,、芯片預(yù)熱,，去除潮氣，對(duì)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涂焊錫膏,、助焊劑必須使用新鮮的輔料，涂抹均勻,，焊膏必須攪拌均勻,，焊膏黏度和涂抹的焊膏量必須適當(dāng)，才能保證焊料熔化過(guò)程中不連焊,。

④貼片時(shí)必須使BGA芯片上的每一個(gè)焊錫球與PCB上每一個(gè)對(duì)應(yīng)的焊點(diǎn)對(duì)正,。

⑤在回流焊過(guò)程中，要正確選擇各區(qū)的加熱溫度和時(shí)間,，同時(shí)應(yīng)注意升溫的速度,。一般，在100℃前,，最大的升溫速度不超過(guò)6℃/s,，100℃以后最大的升溫速度不超過(guò)3℃/s，在冷卻區(qū),，最大的冷卻速度不超過(guò)6℃/s,。因?yàn)檫^(guò)高的升溫和降溫速度都可能損壞PCB和芯片，這種損壞有時(shí)是肉眼不能觀察到的,。同時(shí),，對(duì)不同的芯片,、不同的焊錫膏，應(yīng)選擇不同的加熱溫度和時(shí)間,；對(duì)免洗焊膏,，其活性低于非免洗焊膏，因此,，焊接溫度不宜過(guò)高,，焊接時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以防止焊錫顆粒的氧化,。

⑥在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),，PCB上BGA的所有焊點(diǎn)的焊盤應(yīng)設(shè)計(jì)成一樣大，如果某些過(guò)孔必須設(shè)計(jì)到焊盤下面,，也應(yīng)當(dāng)找合適的PCB廠家,，確保所有焊盤大小一致，焊盤上焊錫一樣多且高度一致,。

參考文獻(xiàn)

《BGA焊接可靠性分析及工藝改進(jìn)》趙國(guó)玉,、廖華沖、朱文兵

《 BGA 空洞形成的機(jī)理及對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響》王文利,、梁永生

《PCB焊點(diǎn)失效以及無(wú)鉛BGA返修工藝分析》ZHAO shuai feng

 IPC-國(guó)際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì). IPC-A-610D 印制板組裝件驗(yàn)收條件

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