bgacsp焊点缺陷分析与自动x射线检测axi图像的评估和判断

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  BGACSP焊点缺陷分析与自动X射线检测AXI图像的评估和判断.BGABGA•了解了解BGABGA、、CSPCSP的主要焊接缺陷的主要焊接缺陷•了解缺陷的产生原因了解缺陷的产生原因•了解了解BGABGA、、CSPCSP的焊点检验测试标准的焊点检验测试标准•正确使用自动正确使用自动XX射线的图形分析软件射线的图形分析软件.BGABGA•BGABGA的主要焊接缺陷：的主要焊接缺陷：空洞、脱焊（开路）、桥接（短路）、焊球内部空洞、脱焊（开路）、桥接（短路）、焊球内部裂纹、焊接界面的裂纹、焊点扰动、冷焊、锡球熔裂纹、焊接界面的裂纹、焊点扰动、冷焊、锡球熔化不完全、化不完全、移位（移位（焊球与焊球与PCBPCB焊盘不对准）、球窝焊盘不对准）、球窝等缺陷。等缺陷。•目前，验收标准大多采用美国电子装联业协会制定目前，验收标准大多采用美国电子装联业协会制定的的IPC-A-610DIPC-A-610D，，.BGABGA.11•焊接空洞是由于在焊接空洞是由于在BGABGA加热期间焊料中的助焊剂加热期间焊料中的助焊剂、活化剂与金属表面氧化物反应时产生的气体和气、活化剂与金属表面氧化物反应时产生的气体和气体在加热过程中膨胀所导致的（包括受潮）。体在加热过程中膨胀所导致的（包括受潮）。•IPC-A-610DIPC-A-610D验收标准为，焊球中的空洞不应该超验收标准为，焊球中的空洞不应该超过焊料球直径的过焊料球直径的25%25%，并没单个空洞出现在，并没单个空洞出现在焊接点外表。如果多个空洞出现在焊球内部，空洞焊接点外表。如果多个空洞出现在焊球内部，空洞的总和不应该超过焊料球直径的的总和不应该超过焊料球直径的25%25%。。.)•温度过低或温度过高温度过低或温度过高•较薄的板或拼板较薄的板或拼板PCBPCB翘曲，或翘曲，或PBGAPBGA的塑料（的塑料（BTBT树脂）基板变形树脂）基板变形•焊球表面氧化物和污染物焊球表面氧化物和污染物•焊盘设计金属化孔加工在焊盘上，焊料从孔中流出；焊盘设计金属化孔加工在焊盘上，焊料从孔中流出；•印刷缺陷（漏印或少印）造成的印刷缺陷（漏印或少印）造成的脱焊是不可接受的，根本原因：脱焊是不可接受的，根本原因：PCBPCB中间形变较大，但拼板时可能每块小板边缘的形变比较大中间形变较大，但拼板时可能每块小板边缘的形变比较大.33•焊膏量过多或印刷缺陷（焊膏图形粘连）焊膏量过多或印刷缺陷（焊膏图形粘连）•贴片后手工拨正时由于焊膏滑动造成的贴片后手工拨正时由于焊膏滑动造成的•焊接温度过高，焊料液态时间太长，焊球过度塌陷焊接温度过高，焊料液态时间太长，焊球过度塌陷•焊盘设计间距过窄造成的焊盘设计间距过窄造成的•PBGAPBGA的塑料基板吸潮，焊接时在高温下水蒸气膨的塑料基板吸潮，焊接时在高温下水蒸气膨胀引起焊盘起翘，使相邻焊点桥接。胀引起焊盘起翘，使相邻焊点桥接。桥接和短路也是不可接受的，根本原因：桥接和短路也是不可接受的，根本原因：.44•焊点扰动是焊点冷却凝固时由于焊点扰动是焊点冷却凝固时由于PCBPCB震动，或由于震动，或由于加热过程中加热过程中PCBPCB膨胀变形，冷却凝固时膨胀变形，冷却凝固时PCBPCB收缩变收缩变形应力造成的，无铅焊点表面粗糙不属于焊点扰动。形应力造成的，无铅焊点表面粗糙不属于焊点扰动。•冷焊、锡球熔化不完全是由于焊接温度过低造成的冷焊、锡球熔化不完全是由于焊接温度过低造成的，也是不可接受的。，也是不可接受的。55.66PCBPCB•一种可能是由于贴片偏移过大造成的；一种可能是由于贴片偏移过大造成的；•另一个原因是焊接温度过低，焊接过程中没有到达另一个原因是焊接温度过低，焊接过程中没有到达使焊球完成二次下沉的温度，没有完成自校准效应使焊球完成二次下沉的温度，没有完成自校准效应就结束焊接。这种情况下，贴片造成的偏移量不能就结束焊接。这种情况下，贴片造成的偏移量不能被纠正，因此会造成焊球与被纠正，因此会造成焊球与PCBPCB焊盘不对准、看焊盘不对准、看上去焊球的形状是扭曲的。上去焊球的形状是扭曲的。.77•焊膏印刷的厚度不够或者焊膏量不足焊膏印刷的厚度不够或者焊膏量不足•BGABGA共面性差共面性差•温差引起球窝缺陷。据统计，大约有温差引起球窝缺陷。据统计，大约有95%95%以上的球以上的球窝出现在元件的一侧或者一角。优化温度曲线，充分窝出现在元件的一侧或者一角。优化温度曲线，充分预热，减少四个角的预热，减少四个角的ΔΔTT，球窝缺陷明显有了改善。，球窝缺陷明显有了改善。•器件或器件或PCBPCB在加热过程中变形在加热过程中变形•目前有的公司针对目前有的公司针对XX射线不能判断那些不明显的焊接射线不能判断那些不明显的焊接缺陷，采用光学检测（缺陷，采用光学检测（AOIAOI或内窥镜）来弥补或内窥镜）来弥补XX射射线的不足。线的不足。.XXBGABGACSPCSP.•XX射线由一个微焦点射线由一个微焦点XX射线管产生，穿过管壳内的一个射线管产生，穿过管壳内的一个铍窗，并投射到测试样品上，穿过样品的铍窗，并投射到测试样品上，穿过样品的XX射线轰击到射线轰击到XX射线敏感板上的磷涂层，并激出发光子，这些光子随后射线敏感板上的磷涂层，并激出发光子，这些光子随后被摄像机探测到被摄像机探测到•然后对信号做处理放大，由计算机进一步分析或观察然后对信号做处理放大，由计算机进一步分析或观察•根据不一样的材料对根据不一样的材料对xx射线的不透明度系数的差异，射线的不透明度系数的差异，利用图利用图像分析软件来分析和判断焊点质量像分析软件来分析和判断焊点质量。。.X-rayX-ray • X X X X . 2D 传输影象 3D 影象 . BGA BGA  2D 传输影象局部放大 3D 影象 . BGA BGA  2D 传输影象局部放大 3D 影象 . X-ray X-ray IPC-A-610D IPC-A-610D • 首先要了解 首先要了解 BGA BGA 、 、 CSP CSP 的工艺 的工艺 • 了解 了解 BGA BGA 、 、 CSP CSP 的主要焊接缺陷 的主要焊接缺陷 • 了解各种缺陷的产生原因 了解各种缺陷的产生原因 • 了解 了解 BGA BGA 、 、 CSP CSP 的焊点检验测试标准 的焊点检验测试标准 • 还要正确使用自动 还要正确使用自动 X-Ray X-Ray 的图形分析软件。 的图形分析软件。 如何正确评估和判断焊接缺陷 如何正确评估和判断焊接缺陷 . X X 首先要了解： 首先要了解： 回流焊工艺过程中，三个阶段焊球直径的变化 回流焊工艺过程中，三个阶段焊球直径的变化 • A A 阶段（ 阶段（150℃ 150℃， ， 焊球没有熔化） 焊球没有熔化） • BGA BGA 高度等于 高度等于   焊球直径 焊球直径 • B B 阶段（ 阶段（183℃ 183℃， ， 开始塌陷） 开始塌陷） • BGA BGA 高度等于焊球 高度等于焊球 直径的 直径的 80% 80% ； ； • C C 阶段（ 阶段（230℃ 230℃最 最 后塌陷阶段） 后塌陷阶段） • BGA BGA 高度等于焊 高度等于焊 球直径的 球直径的 50% 50% . • 当 当 X X 射线 射线 倾斜一定角度观察 倾斜一定角度观察 BGA BGA 时，焊接良好的焊 时，焊接良好的焊 球由于会发生二次坍塌而不再是一个球形的投影， 球由于会发生二次坍塌而不再是一个球形的投影， 而是一个拖尾的形状 而是一个拖尾的形状 • 如果焊接后 如果焊接后 BGA BGA 焊球的 焊球的 X X 射线投影仍然是一个圆形 射线投影仍然是一个圆形 的话，说明这个焊球根本就没有发生焊接而坍塌，这 的话，说明这个焊球根本没发生焊接而坍塌，这 样就可以推定该焊点是虚的，或是开路的结构。所 样就可以推定该焊点是虚的，或是开路的结构。所 以，使用好 以，使用好 X X 光透视技术还需要有相关的知识和实 光透视技术还需要有相关的知识和实 践经验。 践经验。 . X X 未熔化的焊球塌陷的焊球 未熔化的焊球塌陷的焊球 . BGA BGA Pi Pi tch tch 直径 直径 1. 1. 27mm 27mm 外三圆 外三圆28mil, 28mil, 其余 其余 24mil 24mil 1. 1. 0mm 0mm 外三圆 外三圆22mil, 22mil, 其余 其余 20mil 20mil 0. 0. 8mm 8mm 外二圆 外二圆17mil, 17mil, 其余 其余 15mil 15mil 0. 0. 5mm 5mm 外二圆 外二圆11.5mil, 11.5mil, 其余 其余 11mil 11mil SocketBGA SocketBGA （ （BGA BGA 插座 插座） ） Pi Pi tch tch 直径 直径 1. 1. 27mm 27mm 外五点 外五点32mil, 32mil, 其余 其余 24mil 24mil 1. 1. 0mm 0mm 外五点 外五点24mil, 24mil, 其余 其余 20mil 20mil 四角外圈五点的球大于内侧 四角外圈五点的球大于内侧 .