X光机检测BGA焊球虚焊情况分析VIP

1、1会计学X光机检测光机检测BGA焊球虚焊情况分析焊球虚焊情况分析一一 焊焊接品接品质优质优良的良的BGABGA焊焊球（球（图图一）一）可看到“Dark Ring” 焊锡膏有良好“wetting”说说明：明：焊锡膏完全熔融并且完全wetting（润湿）电路板，形成“Dark Ring”效果。二二 焊焊接品接品质质一般的一般的BGABGA焊焊球（球（图图二）二）看不到“Dark Ring” 焊锡膏没有“wetting”说说明：明：焊球大小正常，说明焊锡膏完全熔融，但看不到“Dark Ring”，说明焊锡膏没有wetting（润湿）电路板，所以没有形成“Dark Ring”效果。三三 焊焊接品接品质

2、质不佳的不佳的BGABGA焊焊球球A 焊球明显偏小焊球明显偏小，四周发虚 OPEN三三 焊焊接品接品质质不佳的不佳的BGABGA焊焊球球B 焊球明显偏大，且看不到“Dark Ring” 焊球明显偏大 OPEN一一 优优良良焊焊接接质质量量BGABGA的判定方法的判定方法 图一图二图一：运用VIEWX的2D检测，可以明显看到BGA焊球中间有一圈颜色较深的“Dark Ring”；表明此BGA焊球的焊接质量非常好。注：图一的“Dark Ring”，即图二黄色虚线与红色虚线二者之间的区域图二：黄色虚线与红色虚线之间形成的“Dark Ring”区域，是焊锡膏完全熔融后，BGA焊球与PCB的焊盘焊接良好，

3、且焊锡膏对PCB焊盘有良好的“wetting”即润湿效果，而形成的图形效果。二二 “ “Dark Ring”Dark Ring”的形成原理的形成原理 1 1，不同材料，不同材料对对x x射射线线的不透明系的不透明系数数：X 射线由一个微焦点 X 射线管产生，穿过管壳内的一个铍窗，并投射到试验样品上。样品对 X 射线的吸收率或透射率取决于样品所包含材料的成分与比率。穿过样品的 X 射线轰击到 X 射线敏感板上的磷涂层，并激发出光子，这些光子随后被摄像机探测到，然后对该信号进行处理放大，由计算机进一步分析或观察。不同的样品材料对 X 射线具有不同的不透明系数见表1. 处理后的灰度图像显示了被检查的

4、物体密度或材料厚度的差异。表1不同材料对X射线的不透明度系数材料用途X射线不透明度系数塑料包装极小金芯片引线键合非常高铅焊料高铝芯片引线键合，散热片极小锡焊料高铜PCB印制线中等环氧树脂PCB基板极小硅半导体芯片极小2 2，剖面，剖面图说图说明明“ “Dark Ring”Dark Ring”的形成的形成原理原理区域A区B区相同材质芯片芯片BGA本体BGA本体PCB板PCB板不同材质对比焊锡膏BGA焊盘焊锡膏PCB焊盘（图三）图三通过对比A、B区域所各自包含的材质，可以看出不同材质对比中，A区域的材质为焊锡膏，B区域的材质为BGA和PCB的焊盘（铜箔），根据表1得知：焊锡膏对X射线的不透明系数大

5、于铜的不透明系数，从而A区域对X射线的不透明系数总和大于B区域的不透明系数总和。 当X射线同时等量进入A、B区域后，击穿A区域的X射线数量将少于击穿B区域的X射线数量。信号接受器因接收不等量的光电子信号，故而会在A、B区域的投影区产生不同明暗对比度的图像效果。这就是良好焊接的BGA焊球会产生如图一所示的“Dark Ring”效果。（图四） 材质对比表 2 2，剖面，剖面图说图说明明“ “Dark Ring”Dark Ring”的形成的形成原理原理（图四）X射线同时等量进入A、B区域击穿A区域的X射线数量少于击穿B区域的X射线数量A区材质透明系数B区材质透明系数芯片中等芯片中等BGA本体高BGA

6、本体高PCB板底PCB板底焊锡膏高BGA焊盘中等焊锡膏高PCB焊盘中等透明系数对比表三、三、BGABGA虚焊虚焊在在2D2D检测检测下的表下的表现现形式形式A 焊球明显偏小（图三）图三 OPEN造成原因：造成原因：一、印刷问题：1、钢网的孔堵塞，焊锡膏没刷上；2、钢网印刷过程中升起速度太慢，导致焊锡又被钢网带走，PAD上焊锡量不足。二、回流焊问题：1、焊球的焊料流到附近的通孔，也会造成焊锡量不足。2、回流温度曲线不对：焊锡膏质量问题贴片精确度和压力不够三、三、BGABGA虚焊虚焊在在2D2D检测检测下的表下的表现现形式形式焊球明显偏大，且看不到“Dark Ring”（图四）造成原因：造成原因：

7、PCB焊盘铜箔喷锡的表面氧化层太厚，对焊锡膏产生拒焊，尽管焊锡膏已完全熔融，但焊锡膏无法润湿PCB的焊盘，导致PCB焊盘上的焊膏与BGA焊球熔融为一体，造成BGA焊球球体变大的现象。图四 OPEN三、三、总结总结BGA焊球的虚焊现象，在焊球底部与焊盘之间是非常细微的，所以对比度变化很细微。目前市场上亦有运用3D 技术的X-RAY，意图是对焊球的虚焊进行直接目视观察。其工作原理为：将探测器倾斜后围绕BGA焊球进行360度旋转，以创造直接目视观察焊球底部与焊盘之间的焊接状况的机会。而由于现代BGA封装技术，对高I/O数的不断要求和发展，也要求BGA焊球之间的间距向更小间距发展。采用3D技术的检测设

8、备，当其探测器在倾斜到一定角度时，焊球与焊球之间因互相遮挡，对BGA内部的焊球底部，因“视线遮挡”已经无法直接观测。而对BGA外部的焊球来说，也可能存在检测限制，即BGA旁边的其他元器件可能对BGA焊球底部造成的“视线遮挡”，从而可能对3D检测效果产生不利影响。即便BGA旁边无其他元器件对焊球造成遮挡时，3D检测手段亦只能对BGA焊球的外侧进行局部观察，这仍然是因为BGA焊球之间因微小间距而造成的“视线遮挡”。所以3D检测虚焊，理论上是以通过直接的目视观察，以提高“虚焊”检测的直观性，而实际操作中也存在着一定的局限性。同时，3D检测手段除了上述的检测覆盖范围的局限性外，检测方法与手段太耗时，无

9、法满足制造厂商日益高密度、高速度的生产需求，也是突出的问题，同时制造厂商还必须应对设备高投资，高维护成本的风险。一一 优优良良焊焊接接质质量量BGABGA的判定方法的判定方法 图一图二图一：运用VIEWX的2D检测，可以明显看到BGA焊球中间有一圈颜色较深的“Dark Ring”；表明此BGA焊球的焊接质量非常好。注：图一的“Dark Ring”，即图二黄色虚线与红色虚线二者之间的区域图二：黄色虚线与红色虚线之间形成的“Dark Ring”区域，是焊锡膏完全熔融后，BGA焊球与PCB的焊盘焊接良好，且焊锡膏对PCB焊盘有良好的“wetting”即润湿效果，而形成的图形效果。二二 “ “Dark Ring”Dark Ring”的形成原理的形成原理 1 1，不同材料，不同材料对对x x射射线线的不透明系的不透明系数数：X 射线由一个微焦点 X 射线管产生，穿过管壳内的一个铍窗，并投射到试验样品上。样品对 X 射线的吸收率或透射率取决于样品所包含材料的成分与比率。穿过样品的 X 射线轰击到 X 射线敏感板上的磷涂层，并激发出光子，这些光子随后被摄像机探测到，然后对该信号进行处理放大，由计算机进一步分析或观