由于IC芯片的特征尺寸要求越來越小，且復(fù)雜程度不斷增加，使得企業(yè)開始尋求新的高密度封裝技術(shù)，BGA封裝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。盡管BGA器件的性能和組裝優(yōu)于常規(guī)元器件，但BGA封裝技術(shù)的發(fā)展仍受限于BGA焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性。

針對不同產(chǎn)品不同的焊點(diǎn)缺陷問題，需要選擇適宜的檢測方法。今天我們就來介紹一下BGA焊點(diǎn)缺陷或失效的幾個(gè)常用的檢測方法，幫助大家深入了解到不同檢測方法的不同優(yōu)勢及典型案例，更好的進(jìn)行選擇。

非破壞性檢測方法

一、目視檢測焊點(diǎn)質(zhì)量

目視檢測在整個(gè)電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中都可進(jìn)行，通過高倍放大鏡對焊點(diǎn)進(jìn)行觀察，從外觀上初步檢測焊點(diǎn)是否存在明顯缺陷。

目的：能簡便、快速、直接的對焊點(diǎn)進(jìn)行觀察，可以觀察焊點(diǎn)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(diǎn)內(nèi)部是否存在其他缺陷或焊點(diǎn)表面是否有空洞等。

二、X-ray檢測焊點(diǎn)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(jì)錄X-ray穿透不同密度物質(zhì)后其光強(qiáng)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(huì)重疊起來，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)模擬斷層掃描圖像等。對于BGA焊點(diǎn)的缺陷問題能很好的解決。

目的：可以清晰、準(zhǔn)確的觀察BGA焊點(diǎn)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(diǎn)缺陷進(jìn)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(jìn)的無損檢測技術(shù)能很好的解決焊點(diǎn)缺陷問題，但測試費(fèi)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(jìn)行測試。

破壞性檢測方法

三、紅墨水試驗(yàn)檢測焊點(diǎn)質(zhì)量

紅墨水試驗(yàn)適用于驗(yàn)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(diǎn)染色情況，從而對焊接開裂情況進(jìn)行判定。

紅墨水試驗(yàn)的原理是利用液體的滲透性。將焊點(diǎn)置于紅色染劑中，讓染料滲入焊點(diǎn)裂紋，干燥后將焊點(diǎn)強(qiáng)行分離，通過觀察開裂處界面顏色狀態(tài)來判斷焊點(diǎn)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(diǎn)質(zhì)量

切片分析是進(jìn)行PCB/PCBA失效分析的重要技術(shù)，切片分析較之紅墨水試驗(yàn)更為費(fèi)時(shí)，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(rèn)的準(zhǔn)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(diǎn)內(nèi)部空洞，界面結(jié)合狀況，潤濕質(zhì)量評價(jià)等，還能對電路板品質(zhì)的好壞進(jìn)行檢驗(yàn)。

SEM&EDS聯(lián)用

在切片分析的基礎(chǔ)上，想要進(jìn)一步了解焊點(diǎn)缺陷產(chǎn)生的原因，可以采用SEM&EDS對焊點(diǎn)的失效原因進(jìn)行分析。

通過以上的幾種焊點(diǎn)缺陷檢測方法的介紹相信大家能夠根據(jù)自身的需要進(jìn)行最適宜的選擇，美信檢測實(shí)驗(yàn)室能提供上述所有的焊點(diǎn)檢測服務(wù)，愿為您的產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航！

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(jìn)行改進(jìn)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(jìn)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4～6 h。

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(dāng)，才能保證焊料熔化過程中不連焊。

④貼片時(shí)必須使BGA芯片上的每一個(gè)焊錫球與PCB上每一個(gè)對應(yīng)的焊點(diǎn)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(shí)間，同時(shí)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?yàn)檫^高的升溫和降溫速度都可能損壞PCB和芯片，這種損壞有時(shí)是肉眼不能觀察到的。同時(shí)，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(shí)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(shí)間不宜過長，以防止焊錫顆粒的氧化。

⑥在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)，PCB上BGA的所有焊點(diǎn)的焊盤應(yīng)設(shè)計(jì)成一樣大，如果某些過孔必須設(shè)計(jì)到焊盤下面，也應(yīng)當(dāng)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。

參考文獻(xiàn)

《BGA焊接可靠性分析及工藝改進(jìn)》趙國玉、廖華沖、朱文兵

《 BGA 空洞形成的機(jī)理及對焊點(diǎn)可靠性的影響》王文利、梁永生

《PCB焊點(diǎn)失效以及無鉛BGA返修工藝分析》ZHAO shuai feng

 IPC-國際電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì). IPC-A-610D 印制板組裝件驗(yàn)收條件

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