作為現(xiàn)代電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的源動力,芯片已廣泛滲透及融合到國民經(jīng)濟和社會發(fā)展每個領(lǐng)域,是數(shù)字經(jīng)濟、信息消費乃至國家長遠發(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物經(jīng)過高溫裂解產(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。今天我們就來介紹一下BGA焊點缺陷或失效的幾個常用的檢測方法,幫助大家深入理解做更好的判斷。
非破壞性檢測方法
一、目視檢測焊點質(zhì)量
目視檢測在整個電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中都可進行,通過高倍放大鏡對焊點進行觀察,從外觀上初步檢測焊點是否存在明顯缺陷。
目的:能簡便、快速、直接的對焊點進行觀察,可以觀察焊點外部有沒有連焊、周圍表面的情況等。
但目視檢測的局限性很大,只能在沒有檢測設(shè)備的情況下,用作初步判斷,無法判斷焊點內(nèi)部是否存在其他缺陷或焊點表面是否有空洞等。
二、X-ray檢測焊點質(zhì)量
X-ray檢測是一種無損的物理透視方法,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
對于樣品無法以目視方式檢測的位置,利用紀錄X-ray穿透不同密度物質(zhì)后其光強度的變化,產(chǎn)生的對比效果可形成影像即可顯示出待測物的內(nèi)部結(jié)構(gòu),進而可在不破壞待測物的情況下觀察待測物內(nèi)部有問題的區(qū)域。
目的:通過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物樣品顯示在二維的顯示屏上成像,對于結(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,焊錫形成的陰影會重疊起來,影響檢測結(jié)果的準確性,因此,對于結(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,還能實現(xiàn)模擬斷層掃描圖像等。對于BGA焊點的缺陷問題能完美的解決。
目的:可以清晰、準確的觀察BGA焊點的焊接質(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方法對焊點缺陷進行檢測的過程中,目視檢測和2DX-ray均存在局限性,而3DX-ray(CT掃描)是目前最先進的無損檢測技術(shù)能完美解決焊點缺陷問題,但測試費用較昂貴,如產(chǎn)品可以被破壞,則可以使用接下來要講的破壞性檢測方法來進行測試。
破壞性檢測方法
三、紅墨水試驗檢測焊點質(zhì)量
紅墨水試驗適用于驗證印刷電路板上BGA及IC的焊接情況。通過觀察、分析PCB及IC組件的焊點染色情況,從而對焊接開裂情況進行判定。
紅墨水試驗的原理是利用液體的滲透性。將焊點置于紅色染劑中,讓染料滲入焊點裂紋,干燥后將焊點強行分離,通過觀察開裂處界面顏色狀態(tài)來判斷焊點是否斷裂。簡單來說,分為五步:切割 → 滲透 → 烘干 → 分離 → 觀察 。
目的:一般來說紅墨水測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、切片分析焊點質(zhì)量
切片分析是進行PCB/PCBA失效分析的重要技術(shù),切片分析較之紅墨水試驗更為費時,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的準確性,因此對檢測人員的能力要求很高。
切片分析
目的:既能用于檢查PCBA焊點內(nèi)部空洞,界面結(jié)合狀況,潤濕質(zhì)量評價等,還能對電路板品質(zhì)的好壞進行檢驗。
SEM&EDS聯(lián)用
在切片分析的基礎(chǔ)上,想要進一步了解焊點缺陷產(chǎn)生的原因,可以采用SEM&EDS對焊點的失效原因進行分析。
最后,在電路板產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中如何對BGA焊接工藝進行改進呢?我們提供了以下的措施供大家參考交流:
BGA焊接工藝改進措施
①電路板、芯片預(yù)熱,去除潮氣,對托盤封裝的BGA要在焊接前以120℃烘烤4~6h。
②清潔焊盤,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,才能保證焊料熔化過程中不連焊。
④貼片時必須使BGA芯片上的每一個焊錫球與PCB上每一個對應(yīng)的焊點對正。
⑤在回流焊過程中,要正確選擇各區(qū)的加熱溫度和時間,同時應(yīng)注意升溫的速度。一般,在100℃前,最大的升溫速度不超過6℃/s,100℃以后最大的升溫速度不超過3℃/s,在冷卻區(qū),最大的冷卻速度不超過6℃/s。因為過高的升溫和降溫速度都可能損壞PCB和芯片,這種損壞有時是肉眼不能觀察到的。同時,對不同的芯片、不同的焊錫膏,應(yīng)選擇不同的加熱溫度和時間;對免洗焊膏,其活性低于非免洗焊膏,因此,焊接溫度不宜過高,焊接時間不宜過長,以防止焊錫顆粒的氧化。
⑥在進行PCB設(shè)計時,PCB上BGA的所有焊點的焊盤應(yīng)設(shè)計成一樣大,如果某些過孔必須設(shè)計到焊盤下面,也應(yīng)當找合適的PCB廠家,確保所有焊盤大小一致,焊盤上焊錫一樣多且高度一致。
以上便是此次創(chuàng)芯檢測帶來的“BGA質(zhì)量檢測方法”相關(guān)內(nèi)容,通過本文,希望能對大家有所幫助。如果您喜歡本文,不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站,我們將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。如您有任何電子產(chǎn)品檢驗測試的相關(guān)需求,歡迎致電創(chuàng)芯檢測,我們將竭誠為您服務(wù)。