X-RAY在BGA焊接质量检验中的应用_无损检测_美信检测

X-RAY，BGA，检验，IPC-A-610E，GJB 548B

 

前言

作为小型器件典范的BGA器件近些年来在电子产品中应用非常广泛，与QFP封装器件或PLCC封装器件相比，BGA器件具有引脚数目更多、引脚间电感及电容更小、引脚共面性好、电性能及散热性能好等诸多优点。虽然BGA器件有诸多方面的优点，但仍存在着无法改变的不足之处：即BGA器件在焊接完成之后，由于其焊点全部在器件本体腹底之下，因此既无法采用传统的目测方法观测检验全部焊点的焊接质量，也不能应用AOI（自动光学检验）设备对焊点外观做质量评判，目前通用的方式均采用X-ray检验设备对BGA器件焊点的物理结构进行检验。

 

X-RAY检验原理

X-ray检验设备是基于X射线的影像原理，由X射线发生装置发出X射线，对被检验印制板组及BGA器件进行照射，利用X射线不能穿透锡、铅等密度大且厚的物质，可形成深色影像，而会轻易穿透印制板及塑料封装等密度小且薄的物质，不会形成影像的现象，实现对BGA器件焊接焊点的质量检验。X-RAY检测原理如下图所示：

 

 

 

 

焊点缺陷

a. 焊点缺陷种类

BGA器件焊点缺陷主要有焊料桥连、焊锡珠、空洞、错位、开路和焊料球丢失、焊接连接处破裂、虚焊等。

b.焊料桥连

由于焊料桥连最终导致的结果就是电气短路，因此BGA器件焊接后，各相邻焊料球之间应无焊料桥连。这种缺陷在采用X-ray检验设备检验时比较明显，在影像区内可见焊料球与焊料球之间呈现连续的连接，容易观察和判断。

c.焊锡珠

焊锡珠是表面贴装过程中的主要缺陷之一，造成焊锡珠的原因有很多。这种缺陷在X-ray影像区内也易于识别，应用X-ray检验设备观察测量焊锡珠时，应主要注意其尺寸要求和位置要求，并且不违反最小电气间隙要求。

d.空洞

空洞在BGA器件焊接后是最常见的，因为往往许多BGA器件本身的焊料球就可能带有空洞或气孔，在回流焊接过程中，回流曲线设置不合理则更容易产生空洞。GJB 4907-2003与IPC-A-610E标准均对空洞做出了评判准则，但评判尺度存在差异。其中GJB 4907-2003中规定焊点空洞应不大于焊点体积的15%，而IPC-A-610E中规定X-ray影像区内任何焊料球的空洞应不大于25%。

e.虚焊

一般虚焊都是由于回流焊接过程不充分造成的。在回流焊接过程中，焊料球与锡膏没有形成良好地熔融，无法形成润湿良好的共晶体。虚焊是一种不容忽视的缺陷，容易造成器件脱落，影响器件的电气性能。虚焊缺陷也必须通过旋转X射线角度进行检验，从而及时采取有效措施避免它的发生。

 

典型图片

 

检测项目   图示   标准  
BGA短路  

  BGA锡球短路会造成功能性不良。  
BGA空洞  

  BGA锡球气孔，气孔大小不能超过球体20%。  
BGA锡球开裂  

  BGA锡球,可靠性不牢判为拒收  

 

小结：

利用X-ray检验设备对BGA器件焊接质量进行检验是一种高性价比的检验手段。随着新技术的发展，超高分辨率、智能化的X-ray检验设备不仅会为BAG器件组装提供省时、省力、可靠的保障，也能够在电子产品故障分析中扮演重要的角色，提高故障排查效率。

 

参考文献

IPC-A-610E 电子组装件的验收标准

GJB 548B-2005 微电子器件试验方法和程序

GJB 4907-2003 球栅阵列封装器件组装通用要求

李柏东，《浅谈X—ray检验设备评判BGA器件焊接质量》，《科技创新与应用》2014年第24期

 

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