作為現(xiàn)代電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的源動(dòng)力，芯片已廣泛滲透及融合到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展每個(gè)領(lǐng)域，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)、信息消費(fèi)乃至國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重要支撐。BGA是電子元件必不可少的一環(huán)，但在BGA封裝焊接中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，空洞現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是助焊劑中有機(jī)物經(jīng)過(guò)高溫裂解產(chǎn)生氣泡，導(dǎo)致氣體被包圍在合金粉末內(nèi)，形成空洞，空洞的產(chǎn)生會(huì)在一定程度上影響產(chǎn)品的使用效果，如焊接空洞在后期使用過(guò)程中容易給電子元件造成接觸不良，影響使用壽命。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，幫助大家深入理解做更好的判斷。
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?chē)砻娴那闆r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。
_20210926114956_398.jpg "BGA質(zhì)量檢測(cè)方法:焊接中常見(jiàn)焊接缺陷或失效")
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(kāi)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(kāi)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。
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(pán)封裝的BGA要在焊接前以120℃烘烤4～6h。
②清潔焊盤(pán)，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(pán)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(pán)下面，也應(yīng)當(dāng)找合適的PCB廠家，確保所有焊盤(pán)大小一致，焊盤(pán)上焊錫一樣多且高度一致。
以上便是此次創(chuàng)芯檢測(cè)帶來(lái)的“BGA質(zhì)量檢測(cè)方法”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望能對(duì)大家有所幫助。如果您喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站，我們將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。如您有任何電子產(chǎn)品檢驗(yàn)測(cè)試的相關(guān)需求，歡迎致電創(chuàng)芯檢測(cè)，我們將竭誠(chéng)為您服務(wù)。
