理想的、合格的BGA x射線圖像將清楚地顯示BGA焊錫球與PCB板一個接一個地對齊。所示焊錫球圖像均勻一致,是理想的回流焊效果。相反,導致焊球變形的主要原因有:回流溫度低、PCB板翹曲或PBGA塑料基板變形。它也可能是由于印刷缺陷在SMT處理。
合格的焊接接頭
在x射線檢查中,對于橋接、短路、缺球等簡單明顯的缺陷的定義非常明確,而對于虛焊、冷焊等復雜不明顯的缺陷卻沒有更深入的定義。雙面板上密集的組件經(jīng)常造成陰影。雖然x射線頭和待測工件的工作臺都是旋轉(zhuǎn)的,
焊點檢查
它可以從不同的角度來檢測,但有時效果并不明顯。為了有效地判斷復雜而不明顯的缺陷,一些設備制造商開發(fā)了“信號確認”軟件。例如,通過再流焊后x射線圖形中焊錫球的大小和均勻性的變化來評價和判斷x射線圖像的真實含義。下面介紹如何根據(jù)BGA和CSP回流焊過程三個階段中焊料球直徑的變化和x射線圖像的均勻性來確定某些焊接缺陷。
BGA包圖
在A階段(150℃加熱階段,焊錫球未熔化),BGA的站高等于焊錫球的站高。
在B階段(開始塌陷階段或一旦下沉階段),當溫度上升到183℃時,焊錫球開始熔化并進入塌陷階段,此時焊錫球的站立高度下降到初始焊錫球的80%
在C階段(最后的坍塌階段或第二次沉降階段),當溫度上升到230℃時,焊錫球完全熔化,并與錫膏一起熔化,在焊錫球的上下界面形成粘結(jié)層。將焊錫球的站立高度降低到初始焊錫球高度的50%,x射線圖像上焊錫球的直徑增加到17%,使得突出區(qū)域增加了37%。
(2) x射線圖像的均勻性
如果所有球的x射線圖像是均勻的,圓的面積等于球的面積,或者在10% - 15%的范圍內(nèi)變化,這種情況是非常好的。回流焊無缺陷,稱之為“均勻一致”。在使用x射線檢查時,均勻性是快速確定BGA焊接質(zhì)量的最重要特征。從垂直角度看,BGA焊錫球是規(guī)則的黑點。橋接、焊接不足或過量、焊料飛濺、沒有對準和氣泡都可以很快檢測到。
對虛擬焊接的檢測進行了一定的原理分析。當x射線傾斜到一定角度觀察BGA時,焊接良好的焊料球?qū)l(fā)生二次場坍塌,而不是球面投影,而是拖尾形狀。如果BGA焊球在焊接后的x射線投影仍然是一個圓,則說明該球沒有被焊接和塌陷,因此可以認為該焊球是虛的或開路結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出,仍然是球形的焊錫球是開口的焊點。
x射線還可用于檢測印刷電路板、組件包、連接器、焊點等的內(nèi)部損傷。