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BGA封装器件焊点的缺陷的检测

发布日期:2022-03-10浏览次数:58

BGA封装器件的缺陷的检测问题有两类

(1)BGA封装器件本身的检测。在BGA封装器件的生产过程中,可能会造成焊球丢失、焊球过小或过大、焊球桥连以及焊球缺损等。对BGA封装器件进行检查,主要是检查焊珠是否丢失或变形。

(2)BGA封装器件组装焊点的检查。主要检查焊点是否存在桥接、开路、钎料不足缺球、气孔、移位等。

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一、桥连缺陷的检测

PCB双面贴装器件采用X-RAY检测的桥连和反面器件图像似乎有点混淆。产生的原因可能是BGA器件聚集在一起,在回流炉中引起PCB板的热不平衡,或者是由于温区曲线设置不合理,印制板焊区表面阻焊层设计不当等原因造成的。由于与BGA器件焊盘相邻的过孔没有很好地覆盖阻焊层,使得有过多的钎料从焊盘流到过孔中,从而引起焊盘短路相关产品的验收标准要求焊点不能存在短路或桥接,而采用X-RAY检测BGA器件的桥连缺陷比其它几种无损检测方法都容易观察、判别。

 

二、空洞缺陷的检测

BGA焊球本身在焊接前就可能带有空洞或气孔,是由于BGA焊球生产工艺造成的。PCB再流焊时,温度曲线设计不合理则是形成空洞的重要原因。

通常发现空洞几率最多的位置是在元件层,也就是焊球的中央到BGA基板之间的部分。这有可能是因为PCB上面BGA的焊盘在再流焊接的过程中,存在空气气泡和易挥发的助焊剂气体,当共晶成分的BGA焊球与所施加的焊膏在再流焊过程中熔为一体时则易形成空洞。如果再流温度区间在再流区时间不够长,空气气泡和助焊剂中挥发的气体来不及逸出,熔融的钎料已经进入冷却区变为固态,便形成了空洞。X-RAY检测的BGA焊点的典型空洞缺陷能够真实反映实物中的缺陷,为控制产品的质量提供了保证。

 

空洞会给产品的性能带来很大的负面影响,所以在实际生产中,需要客观地评估空洞、空洞的位置与尺寸是验收合格的关键因素。由于目前尚没有空洞缺陷允许尺寸的相关国家

标准或行业标准,所以通常情况下是按照IPC-7095来判别的。

 

按照IPC-7095中规定空洞的接收/拒收标准主要考虑两点:空洞的位置及尺寸。空洞不论是存在在什么位置,是在焊料球中间或是在焊盘层或元件层,空洞尺寸及数量不同都会对质量和可靠性产生影响。焊球内部允许有小尺寸的空洞存在,IPC标准规定的允许尺寸(接收标准)为:焊盘层的空洞不能大于焊球面积的10%,即空洞的直径不能超过焊球直径的30%。当焊盘层空洞的面积超过焊球面积的25%时,就视为缺陷,这时空洞的存在会对焊点的力学性能或电学性能的可靠性造成隐患1。

如果多个空洞出现在焊点中,空洞的总和不能超过焊料球直径的20%,即空洞率不超过20%,否则视为不合格。

 

三、缺球缺陷

缺球缺陷可通过比较实物与X-RAY检测图像发现。缺球缺陷会使得PCB产生断路,其电学性能受到影响。在BGA封装中不允许缺球缺陷存在。

 

四、错位缺陷

错位缺陷在X-RAY检测中明显表现在过孔三维图像及BGA焊球的灰度级别上。焊球与焊盘没有很好地对准,使得图像中焊球均有阴图影,对产品的性能影响较大。虽然相关标准规定贴片中可以允许有50%的贴片误差,但是采用X-RAY测试仪能快速、准确地检测到BGA焊球的错位,这样可以采取技术措施,使BGA贴片机能够及时调整并自动校准,从而避免错位缺陷的产生。

 

五、虚焊

焊球偏小,焊球边缘不平滑,焊球不圆,它们都可能造成虚焊,X-RAY检测法比其它几种无损检测方法都容易检测出虚焊。虚焊在BGA器件的焊接中的影响是不可忽视的,它易于脱落,使器件的电性能受到影响,其力学性能也降低,是一种采用常规检测方法难以检测出的缺陷。通过X-RAY检测仪旋转20°检测,检测图像能够清晰地反映出缺陷的形貌,从而可以及时发现并可以及时采取有效措施避免这类缺陷产生


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