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X-RAY检测QFN封装焊点的应用

发布日期:2022-06-08浏览次数:69

方形扁平无引脚或QFN,很大程度上是被外形和尺寸的小型化、从2GHz到10GHz的更高运行速度、有效散和低成本封装等需求所驱动的。以引脚框架为基础特征的CSP(芯片级封装),如那些无焊球的QFN具有低成本的优势,所以这类封装在商业电子产品中日益普及使用。随着QFN应用日益增加,最终将会取代现有主流的细间距翼型和扁平IC封装。

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随着一种新型封装形式的日益广泛应用,焊点缺陷也会随之增加。目前业界对QFN只有通用的检验标准,与面阵列封装类似,QFN的焊点在元件的底部,大部分目视检测方法都不能检测到,X-RAY是这类焊点检测的有效解决方案。

 

通过测量焊点不同部分的厚度,以确定焊点的形状。总体焊缝厚度被用来判断是否存在焊料及焊料是否足够。我们可以测量焊点的脚尖和脚跟部分并和中央部分进行对比。对那些特殊的焊点,有的要求脚跟和脚尖厚度要大于中央区域,而有些则要求焊点的脚跟和脚尖厚度和中央部分大体上一致。脚跟、脚尖和中央部分的厚度通常可被用来辅助描述焊点形态,并用这些信息帮助判断焊点是否回流充分和润湿完全。

 

另外一种测量焊点充分回流和焊点存在的手段是测量焊缝的长度。对于没有充分润湿封装焊盘的焊点,焊料可能会回流平铺整个的焊盘,并且会生成了一个正常铺展的大焊缝。另外,焊料不够的焊点轮廓可能会比较短。

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自动化X-RAY断层扫描法是如何检QFN焊点的?

QFN封装不像典型的翼型引脚封装和面阵列封装那样具有唯一的和可重复的特征。能

检测到的QFN焊点特性并不明显,而且不同封装形式的变化也很大,这对自动X-RAY检测设

备来说是一种挑战,它需要提供套能够可靠地捕捉缺陷并尽量减少误报的检测方案。为

了建立一套可靠的检测方案,就需要建立一套能够区分好坏焊点形态特征库。

 

一个好的QFN焊点应在回流浸润PCB和封装焊盘时形成一个良好的焊点形态,形成一

个很强的焊点连接。根据QFN规格焊点的脚跟部分形成于封装体的底部,同时脚尖部分

形成于封装体的外部。下图图解表示各种好的QFN焊点形态,它们可能在不同的位置有不同的形态。

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即使QFN的焊点轮廓存在很大的差异,应用自动光进行检测时,仍然可以提取出一套焊点形态特征。有一件事需要知道,由于焊点形态的不同,有些焊点形态特性可能存在于一种类型的焊点中,但却不存在于另一种类型的焊点中。为了解决这种可变性,需要建立一个大的可供选择的形态特征库以便能反映总体焊点的不同区域特征。

 

自动化X-RAY检测的测量项目如下:

·总体焊缝、脚尖、脚跟和中央区域的厚度

·焊缝长度

·总体焊缝和脚跟脚尖周边区域的厚度变化斜率,被定义为单位像素分析灰度级别梯度

·脚跟和脚尖之间区域的曲率

 

自动化X-RAY断层扫描法为QFN焊点检测提供了一个强有力的解决方案,并能够在制造环境中为QFN焊点缺陷检测提供全面有效的检测覆盖。


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