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BGA质量检测方法:焊接中常见焊接缺陷或失效

日期:2021-09-26 11:51:00 浏览量:1234 标签: 可焊性测试 焊接

作为现代电子信息技术产业高速发展的源动力,芯片已广泛渗透及融合到国民经济和社会发展每个领域,是数字经济、信息消费乃至国家长远发展的重要支撑。BGA是电子元件必不可少的一环,但在BGA封装焊接中,经常会出现空洞现象,空洞现象的产生主要是助焊剂中有机物经过高温裂解产生气泡,导致气体被包围在合金粉末内,形成空洞,空洞的产生会在一定程度上影响产品的使用效果,如焊接空洞在后期使用过程中容易给电子元件造成接触不良,影响使用寿命。今天我们就来介绍一下BGA焊点缺陷或失效的几个常用的检测方法,帮助大家深入理解做更好的判断。

非破坏性检测方法

一、目视检测焊点质量

目视检测在整个电子产品生产过程中都可进行,通过高倍放大镜对焊点进行观察,从外观上初步检测焊点是否存在明显缺陷。

目的:能简便、快速、直接的对焊点进行观察,可以观察焊点外部有没有连焊、周围表面的情况等。

但目视检测的局限性很大,只能在没有检测设备的情况下,用作初步判断,无法判断焊点内部是否存在其他缺陷或焊点表面是否有空洞等。

二、X-ray检测焊点质量

X-ray检测是一种无损的物理透视方法,即为在不破坏芯片情况下,利用X射线透视元器件,检测元器件的内部封装情况,如气泡、裂纹、绑定线异常等。

2DX-ray

对于样品无法以目视方式检测的位置,利用纪录X-ray穿透不同密度物质后其光强度的变化,产生的对比效果可形成影像即可显示出待测物的内部结构,进而可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。

目的:通过X射线扫描能快速、有效的观察,能判别空焊,虚焊等BGA焊接缺陷,BGA、线路板等内部位移的分析,架桥、短路方面的缺点等。

但2DX-ray存在一定的局限性,只能观察二维平面图像,原理是将三维立体的实物样品显示在二维的显示屏上成像,对于结构复杂的产品,不同深度方向上的信息都重叠在一起,极易混淆。例如,在同一位置的不同面均存在元器件的情况下,焊锡形成的阴影会重叠起来,影响检测结果的准确性,因此,对于结构复杂的产品常用作初步、快速判定。

3DX-ray(CT扫描)

3DX-ray很好的解决了2D X-ray的局限性问题,能够呈现三维立体图像,且具有高密度分辨率和高空间分辨率,还能实现模拟断层扫描图像等。对于BGA焊点的缺陷问题能完美的解决。

目的:可以清晰、准确的观察BGA焊点的焊接质量和结构缺陷,还能显示出缺陷在焊接内部的形状、位置和大小。

在上述的非破坏性检测方法对焊点缺陷进行检测的过程中,目视检测和2DX-ray均存在局限性,而3DX-ray(CT扫描)是目前最先进的无损检测技术能完美解决焊点缺陷问题,但测试费用较昂贵,如产品可以被破坏,则可以使用接下来要讲的破坏性检测方法来进行测试。

BGA质量检测方法:焊接中常见焊接缺陷或失效

破坏性检测方法

三、红墨水试验检测焊点质量

红墨水试验适用于验证印刷电路板上BGA及IC的焊接情况。通过观察、分析PCB及IC组件的焊点染色情况,从而对焊接开裂情况进行判定。

红墨水试验的原理是利用液体的渗透性。将焊点置于红色染剂中,让染料渗入焊点裂纹,干燥后将焊点强行分离,通过观察开裂处界面颜色状态来判断焊点是否断裂。简单来说,分为五步:切割 → 渗透 → 烘干 → 分离 → 观察 。

目的:一般来说红墨水测试比较能够看到一整颗BGA底下的所有锡球的焊锡现象。是一种常用的电子组装焊接质量的分析手段,可以考察电子零件的焊接工艺是否存在虚焊,假焊,裂缝等瑕疵。

四、切片分析焊点质量

切片分析是进行PCB/PCBA失效分析的重要技术,切片分析较之红墨水试验更为费时,切片分析的流程:取样→清洗→真空镶嵌→研磨→抛光→微蚀(如有必要)→分析。切片质量的好坏将直接影响失效部位确认的准确性,因此对检测人员的能力要求很高。

切片分析

目的:既能用于检查PCBA焊点内部空洞,界面结合状况,润湿质量评价等,还能对电路板品质的好坏进行检验。

SEM&EDS联用

在切片分析的基础上,想要进一步了解焊点缺陷产生的原因,可以采用SEM&EDS对焊点的失效原因进行分析。

最后,在电路板产品生产的过程中如何对BGA焊接工艺进行改进呢?我们提供了以下的措施供大家参考交流:

BGA焊接工艺改进措施

①电路板、芯片预热,去除潮气,对托盘封装的BGA要在焊接前以120℃烘烤4~6h。

②清洁焊盘,将留在PCB表面的助焊剂、焊锡膏清理掉。

③涂焊锡膏、助焊剂必须使用新鲜的辅料,涂抹均匀,焊膏必须搅拌均匀,焊膏黏度和涂抹的焊膏量必须适当,才能保证焊料熔化过程中不连焊。

④贴片时必须使BGA芯片上的每一个焊锡球与PCB上每一个对应的焊点对正。

⑤在回流焊过程中,要正确选择各区的加热温度和时间,同时应注意升温的速度。一般,在100℃前,最大的升温速度不超过6℃/s,100℃以后最大的升温速度不超过3℃/s,在冷却区,最大的冷却速度不超过6℃/s。因为过高的升温和降温速度都可能损坏PCB和芯片,这种损坏有时是肉眼不能观察到的。同时,对不同的芯片、不同的焊锡膏,应选择不同的加热温度和时间;对免洗焊膏,其活性低于非免洗焊膏,因此,焊接温度不宜过高,焊接时间不宜过长,以防止焊锡颗粒的氧化。

⑥在进行PCB设计时,PCB上BGA的所有焊点的焊盘应设计成一样大,如果某些过孔必须设计到焊盘下面,也应当找合适的PCB厂家,确保所有焊盘大小一致,焊盘上焊锡一样多且高度一致。

以上便是此次创芯检测带来的“BGA质量检测方法”相关内容,通过本文,希望能对大家有所帮助。如果您喜欢本文,不妨持续关注我们网站,我们将于后期带来更多精彩内容。如您有任何电子产品检验测试的相关需求,欢迎致电创芯检测,我们将竭诚为您服务。


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