BGACSP焊点缺陷分析与自动X射线检测AXI图像的评估和判断.pptx

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1、如何正确评估和判断BGA焊接缺陷了解了解BGABGABGABGA、CSPCSPCSPCSP的主要焊接缺陷的主要焊接缺陷了解缺陷的产生原因了解缺陷的产生原因了解了解BGABGABGABGA、CSPCSPCSPCSP的焊点检测标准的焊点检测标准正确使用自动正确使用自动X X X X射线的图形分析软件射线的图形分析软件第1页/共21页一、BGA的主要焊接缺陷与验收标准BGABGABGABGA的主要焊接缺陷：的主要焊接缺陷：空洞、脱焊（开路）、桥接（短路）、焊球内空洞、脱焊（开路）、桥接（短路）、焊球内部裂纹、焊接界面的裂纹、焊点扰动、冷焊、锡部裂纹、焊接界面的裂纹、焊点扰动、冷焊、锡球熔化不完全、球

2、熔化不完全、移位（移位（焊球与焊球与PCBPCBPCBPCB焊盘不对准）、焊盘不对准）、球窝等缺陷。球窝等缺陷。目前，验收标准大多采用美国电子装联业协会制目前，验收标准大多采用美国电子装联业协会制定的定的IPC-A-610DIPC-A-610DIPC-A-610DIPC-A-610D，第2页/共21页二、BGA主要焊接缺陷的原因分析第3页/共21页（1）空洞焊接空洞是由于在焊接空洞是由于在BGABGA加热期间焊料中的助焊剂、加热期间焊料中的助焊剂、活化剂与金属表面氧化物反应时产生的气体和气活化剂与金属表面氧化物反应时产生的气体和气体在加热过程中膨胀所导致的（体在加热过程中膨胀所导致的（包括受潮

3、）。包括受潮）。IPC-A-610DIPC-A-610D验收标准为，焊球中的空洞不应该验收标准为，焊球中的空洞不应该超过焊料球直径的超过焊料球直径的25%25%，并且没有单个空洞出现，并且没有单个空洞出现在焊接点外表。如果多个空洞出现在焊球内部，在焊接点外表。如果多个空洞出现在焊球内部，空洞的总和不应该超过焊料球直径的空洞的总和不应该超过焊料球直径的25%25%。第4页/共21页（2 2）脱焊（裂纹或“枕状效应”)温度过低或温度过高温度过低或温度过高较薄的板或拼板较薄的板或拼板 PCBPCB翘曲，或翘曲，或PBGAPBGA的塑料（的塑料（BTBT树脂）基板变形树脂）基板变形焊球表面氧化物和污染

4、物焊球表面氧化物和污染物焊盘设计金属化孔加工在焊盘上，焊料从孔中流出；焊盘设计金属化孔加工在焊盘上，焊料从孔中流出；印刷缺陷（漏印或少印）造成的印刷缺陷（漏印或少印）造成的脱焊是不可接受的，主要原因：脱焊是不可接受的，主要原因：PCBPCB中间形变较大，但拼板时可能每块小板边缘的形变比较大中间形变较大，但拼板时可能每块小板边缘的形变比较大 第5页/共21页（3）桥接和短路焊膏量过多或印刷缺陷（焊膏图形粘连）焊膏量过多或印刷缺陷（焊膏图形粘连）贴片后手工拨正时由于焊膏滑动造成的贴片后手工拨正时由于焊膏滑动造成的焊接温度过高，焊料液态时间太长，焊球过度塌焊接温度过高，焊料液态时间太长，焊球过度塌陷

5、陷焊盘设计间距过窄造成的焊盘设计间距过窄造成的PBGAPBGA的塑料基板吸潮，焊接时在高温下水蒸气的塑料基板吸潮，焊接时在高温下水蒸气膨胀引起焊盘起翘，使相邻焊点桥接。膨胀引起焊盘起翘，使相邻焊点桥接。桥接和短路也是不可接受的，主要原因：桥接和短路也是不可接受的，主要原因：第6页/共21页（4）冷焊、锡球熔化不完全焊点扰动是焊点冷却凝固时由于焊点扰动是焊点冷却凝固时由于PCBPCB震动，或由于震动，或由于加热过程中加热过程中PCBPCB膨胀变形，冷却凝固时膨胀变形，冷却凝固时PCBPCB收缩变收缩变形应力造成的，无铅焊点表面粗糙不属于焊点扰动。形应力造成的，无铅焊点表面粗糙不属于焊点扰动。冷焊

6、、锡球熔化不完全是由于焊接温度过低造成的，也是不可接受的。冷焊、锡球熔化不完全是由于焊接温度过低造成的，也是不可接受的。（5）焊点扰动第7页/共21页（6）移位（焊球与PCB焊盘不对准）一种可能是由于贴片偏移过大造成的；一种可能是由于贴片偏移过大造成的；另一个原因是焊接温度过低，焊接过程中没有到另一个原因是焊接温度过低，焊接过程中没有到达使焊球完成二次下沉的温度，没有完成自校准达使焊球完成二次下沉的温度，没有完成自校准效应就结束焊接。这种情况下，贴片造成的偏移效应就结束焊接。这种情况下，贴片造成的偏移量不能被纠正，因此会造成焊球与量不能被纠正，因此会造成焊球与PCBPCB焊盘不对焊盘不对准、看

7、上去焊球的形状是扭曲的。准、看上去焊球的形状是扭曲的。第8页/共21页（7）球窝缺陷焊膏印刷的厚度不够或者焊膏量不足焊膏印刷的厚度不够或者焊膏量不足BGABGA共面性差共面性差温差引起球窝缺陷。据统计，大约有温差引起球窝缺陷。据统计，大约有95%95%以上的球以上的球窝出现在元件的一侧或者一角。优化温度曲线，充窝出现在元件的一侧或者一角。优化温度曲线，充分预热，减少四个角的分预热，减少四个角的 T T，球窝缺陷明显有了改善。，球窝缺陷明显有了改善。器件或器件或PCBPCB在加热过程中变形在加热过程中变形目前有的公司针对目前有的公司针对X X射线不能判断那些不明显的焊射线不能判断那些不明显的焊接

8、缺陷，采用光学检测（接缺陷，采用光学检测（AOIAOI或内窥镜）来弥补或内窥镜）来弥补X X射线的不足。射线的不足。第9页/共21页三、X射线检测BGA、CSP焊点图像的评估和判断 第10页/共21页X X射线图像检测基本原理 X X X X射线由一个微焦点射线由一个微焦点X X X X射线管产生，穿过管壳内的一个射线管产生，穿过管壳内的一个铍窗，并投射到测试样品上，穿过样品的铍窗，并投射到测试样品上，穿过样品的X X X X射线轰击到射线轰击到X X X X射线敏感板上的磷涂层，并激出发光子，这些光子随射线敏感板上的磷涂层，并激出发光子，这些光子随后被摄像机探测到后被摄像机探测到然后对信号进

9、行处理放大，由计算机进一步分析或观然后对信号进行处理放大，由计算机进一步分析或观察察根据不同材料对根据不同材料对x x射线的不透明度系数的差异，射线的不透明度系数的差异，利用图利用图像分析软件来分析和判断焊点质量像分析软件来分析和判断焊点质量。第11页/共21页X-ray焊点图像分析 X X射线透视图能够定量地显示出焊点厚度、形状及质量的密度分布。根据射线透视图能够定量地显示出焊点厚度、形状及质量的密度分布。根据X X射线检射线检测到的厚度、形状及质量的密度分布指标及图像，测到的厚度、形状及质量的密度分布指标及图像，结合强大的图像分析软件就能够结合强大的图像分析软件就能够分析和判断焊点的焊接质

10、量分析和判断焊点的焊接质量第12页/共21页均匀一致的合格焊球2D2D传输影象 3D 3D 影象 第13页/共21页BGA焊球桥接的图像 2D2D传输影象 局部放大 3D 3D 影象 第14页/共21页BGA焊球空洞的图像 2D 2D传输影象 局部放大 3D 3D 影象 第15页/共21页X-ray焊点图像分析需将软件与工艺结合，与IPC-A-610D验收标准相结合。首先要了解首先要了解BGABGABGABGA、CSPCSPCSPCSP的工艺的工艺了解了解BGABGABGABGA、CSPCSPCSPCSP的主要焊接缺陷的主要焊接缺陷了解各种缺陷的产生原因了解各种缺陷的产生原因了解了解BGABG

11、ABGABGA、CSPCSPCSPCSP的焊点检测标准的焊点检测标准还要正确使用自动还要正确使用自动X-RayX-RayX-RayX-Ray的图形分析软件。的图形分析软件。如何正确评估和判断焊接缺陷如何正确评估和判断焊接缺陷第16页/共21页例如：X射线检查焊点虚焊的例子首先要了解：首先要了解：回流焊工艺过程中，三个阶段焊球直径的变回流焊工艺过程中，三个阶段焊球直径的变化化 A A A A阶段（阶段（150150150150，焊球没有熔化）焊球没有熔化）BGABGABGABGA高度等于高度等于 焊球直径焊球直径 B B阶段（阶段（183183，开，开始塌陷）始塌陷）BGABGA高度等于焊球高度

12、等于焊球直径的直径的80%80%；C C阶段（阶段（230230最最后塌陷阶段）后塌陷阶段）BGABGA高度等于焊球高度等于焊球直径的直径的50%50%第17页/共21页虚焊的检查是通过一定的原理分析出来的当当X X射线射线倾斜一定角度观察倾斜一定角度观察BGABGABGABGA时，焊接良好的焊时，焊接良好的焊球由于会发生二次坍塌而不再是一个球形的投影，球由于会发生二次坍塌而不再是一个球形的投影，而是一个拖尾的形状而是一个拖尾的形状如果焊接后如果焊接后BGABGABGABGA焊球的焊球的X X X X射线投影仍然是一个圆形射线投影仍然是一个圆形的话，说明这个焊球根本没有发生焊接而坍塌，的话，说

13、明这个焊球根本没有发生焊接而坍塌，这样就可以推定该焊点是虚的，或是开路的结构。这样就可以推定该焊点是虚的，或是开路的结构。所以，使用好所以，使用好X X X X光透视技术还需要有相关的知识光透视技术还需要有相关的知识和实践经验。和实践经验。第18页/共21页X射线倾斜一定角度检查BGABGA虚焊缺陷未熔化的焊球未熔化的焊球 塌陷的焊球塌陷的焊球第19页/共21页四、大尺寸BGA 的焊盘与模板设计PitchPitchPitchPitch直径直径直径直径1.27mm1.27mm1.27mm1.27mm外三圆外三圆外三圆外三圆28mil,28mil,28mil,28mil,其余其余其余其余24mil

14、24mil24mil24mil1.0mm1.0mm1.0mm1.0mm外三圆外三圆外三圆外三圆22mil,22mil,22mil,22mil,其余其余其余其余20mil20mil20mil20mil0.8mm0.8mm0.8mm0.8mm外二圆外二圆外二圆外二圆17mil,17mil,17mil,17mil,其余其余其余其余15mil15mil15mil15mil0.5mm0.5mm0.5mm0.5mm外二圆外二圆外二圆外二圆11.5mil,11.5mil,11.5mil,11.5mil,其余其余其余其余11mil11mil11mil11milSocket BGASocket BGASocket BGASocket BGA（BGABGABGABGA插座插座插座插座）PitchPitchPitchPitch直径直径直径直径1.27mm1.27mm1.27mm1.27mm外五点外五点外五点外五点32mil,32mil,32mil,32mil,其余其余其余其余24mil24mil24mil24mil1.0mm1.0mm1.0mm1.0mm外五点外五点外五点外五点24mil,24mil,24mil,24mil,其余其余其余其余20mil20mil20mil20mil四角外圈五点的球大于内侧四角外圈五点的球大于内侧第20页/共21页感谢您的观看。第21页/共21页