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BGA封裝器件焊點的缺陷的檢測

發布日期:2022-03-10瀏覽次數:50

BGA封裝器件的缺陷的檢測問題有兩類

(1)BGA封裝器件本身的檢測。在BGA封裝器件的生產過程中,可能會造成焊球丟失、焊球過小或過大、焊球橋連以及焊球缺損等。對BGA封裝器件進行檢查,主要是檢查焊珠是否丟失或變形。

(2)BGA封裝器件組裝焊點的檢查。主要檢查焊點是否存在橋接、開路、釬料不足缺球、氣孔、移位等。

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一、橋連缺陷的檢測

PCB雙面貼裝器件采用X-RAY檢測的橋連和反面器件圖像似乎有點混淆。產生的原因可能是BGA器件聚集在一起,在回流爐中引起PCB板的熱不平衡,或者是由于溫區曲線設置不合理,印制板焊區表面阻焊層設計不當等原因造成的。由于與BGA器件焊盤相鄰的過孔沒有很好地覆蓋阻焊層,使得有過多的釬料從焊盤流到過孔中,從而引起焊盤短路相關產品的驗收標準要求焊點不能存在短路或橋接,而采用X-RAY檢測BGA器件的橋連缺陷比其它幾種無損檢測方法都容易觀察、判別。

 

二、空洞缺陷的檢測

BGA焊球本身在焊接前就可能帶有空洞或氣孔,是由于BGA焊球生產工藝造成的。PCB再流焊時,溫度曲線設計不合理則是形成空洞的重要原因。

通常發現空洞幾率最多的位置是在元件層,也就是焊球的中央到BGA基板之間的部分。這有可能是因為PCB上面BGA的焊盤在再流焊接的過程中,存在空氣氣泡和易揮發的助焊劑氣體,當共晶成分的BGA焊球與所施加的焊膏在再流焊過程中熔為一體時則易形成空洞。如果再流溫度區間在再流區時間不夠長,空氣氣泡和助焊劑中揮發的氣體來不及逸出,熔融的釬料已經進入冷卻區變為固態,便形成了空洞。X-RAY檢測的BGA焊點的典型空洞缺陷能夠真實反映實物中的缺陷,為控制產品的質量提供了保證。

 

空洞會給產品的性能帶來很大的負面影響,所以在實際生產中,需要客觀地評估空洞、空洞的位置與尺寸是驗收合格的關鍵因素。由于目前尚沒有空洞缺陷允許尺寸的相關國家

標準或行業標準,所以通常情況下是按照IPC-7095來判別的。

 

按照IPC-7095中規定空洞的接收/拒收標準主要考慮兩點:空洞的位置及尺寸??斩床徽撌谴嬖谠谑裁次恢?,是在焊料球中間或是在焊盤層或元件層,空洞尺寸及數量不同都會對質量和可靠性產生影響。焊球內部允許有小尺寸的空洞存在,IPC標準規定的允許尺寸(接收標準)為:焊盤層的空洞不能大于焊球面積的10%,即空洞的直徑不能超過焊球直徑的30%。當焊盤層空洞的面積超過焊球面積的25%時,就視為缺陷,這時空洞的存在會對焊點的力學性能或電學性能的可靠性造成隱患1。

如果多個空洞出現在焊點中,空洞的總和不能超過焊料球直徑的20%,即空洞率不超過20%,否則視為不合格。

 

三、缺球缺陷

缺球缺陷可通過比較實物與X-RAY檢測圖像發現。缺球缺陷會使得PCB產生斷路,其電學性能受到影響。在BGA封裝中不允許缺球缺陷存在。

 

四、錯位缺陷

錯位缺陷在X-RAY檢測中明顯表現在過孔三維圖像及BGA焊球的灰度級別上。焊球與焊盤沒有很好地對準,使得圖像中焊球均有陰圖影,對產品的性能影響較大。雖然相關標準規定貼片中可以允許有50%的貼片誤差,但是采用X-RAY測試儀能快速、準確地檢測到BGA焊球的錯位,這樣可以采取技術措施,使BGA貼片機能夠及時調整并自動校準,從而避免錯位缺陷的產生。

 

五、虛焊

焊球偏小,焊球邊緣不平滑,焊球不圓,它們都可能造成虛焊,X-RAY檢測法比其它幾種無損檢測方法都容易檢測出虛焊。虛焊在BGA器件的焊接中的影響是不可忽視的,它易于脫落,使器件的電性能受到影響,其力學性能也降低,是一種采用常規檢測方法難以檢測出的缺陷。通過X-RAY檢測儀旋轉20°檢測,檢測圖像能夠清晰地反映出缺陷的形貌,從而可以及時發現并可以及時采取有效措施避免這類缺陷產生


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