X光机检测BGA-焊球虚焊情况分析课件.ppt

1、二二“Dark Ring”Dark Ring”的形成原理的形成原理 1 1，不同材料，不同材料对对x x射射线线的不透明系的不透明系数数：X 射线由一个微焦点 X 射线管产生，穿过管壳内的一个铍窗，并投射到试验样品上。样品对 X 射线的吸收率或透射率取决于样品所包含材料的成分与比率。穿过样品的 X 射线轰击到 X 射线敏感板上的磷涂层，并激发出光子，这些光子随后被摄像机探测到，然后对该信号进行处理放大，由计算机进一步分析或观察。不同的样品材料对 X 射线具有不同的不透明系数见表1.处理后的灰度图像显示了被检查的物体密度或材料厚度的差异。表1不同材料对X射线的不透明度系数材料用途X射线不透明度系

2、数塑料包装极小金芯片引线键合非常高铅焊料高铝芯片引线键合，散热片极小锡焊料高铜PCB印制线中等环氧树脂PCB基板极小硅半导体芯片极小2 2，剖面，剖面图说图说明明“Dark Ring”Dark Ring”的形成的形成原理原理区域A区B区相同材质芯片芯片BGA本体BGA本体PCB板PCB板不同材质对比焊锡膏BGA焊盘焊锡膏PCB焊盘（图三）图三通过对比A、B区域所各自包含的材质，可以看出不同材质对比中，A区域的材质为焊锡膏，B区域的材质为BGA和PCB的焊盘（铜箔），根据表1得知：焊锡膏对X射线的不透明系数大于铜的不透明系数，从而A区域对X射线的不透明系数总和大于B区域的不透明系数总和。当X射线

3、同时等量进入A、B区域后，击穿A区域的X射线数量将少于击穿B区域的X射线数量。信号接受器因接收不等量的光电子信号，故而会在A、B区域的投影区产生不同明暗对比度的图像效果。这就是良好焊接的BGA焊球会产生如图一所示的“Dark Ring”效果。（图四）材质对比表 2 2，剖面，剖面图说图说明明“Dark Ring”Dark Ring”的形成的形成原理原理（图四）X射线同时等量进入A、B区域击穿A区域的X射线数量少于击穿B区域的X射线数量A区材质透明系数B区材质透明系数芯片中等芯片中等BGA本体高BGA本体高PCB板底PCB板底焊锡膏高BGA焊盘中等焊锡膏高PCB焊盘中等透明系数对比表三、三、BG

4、ABGA虚焊虚焊在在2D2D检测检测下的表下的表现现形式形式A 焊球明显偏小（图三）图三 OPEN造成原因：造成原因：一、印刷问题：1、钢网的孔堵塞，焊锡膏没刷上；2、钢网印刷过程中升起速度太慢，导致焊锡又被钢网带走，PAD上焊锡量不足。二、回流焊问题：1、焊球的焊料流到附近的通孔，也会造成焊锡量不足。2、回流温度曲线不对：焊锡膏质量问题贴片精确度和压力不够三、三、BGABGA虚焊虚焊在在2D2D检测检测下的表下的表现现形式形式焊球明显偏大，且看不到“Dark Ring”（图四）造成原因：造成原因：PCB焊盘铜箔喷锡的表面氧化层太厚，对焊锡膏产生拒焊，尽管焊锡膏已完全熔融，但焊锡膏无法润湿PC

5、B的焊盘，导致PCB焊盘上的焊膏与BGA焊球熔融为一体，造成BGA焊球球体变大的现象。图四 OPEN三、三、总结总结BGA焊球的虚焊现象，在焊球底部与焊盘之间是非常细微的，所以对比度变化很细微。目前市场上亦有运用3D 技术的X-RAY，意图是对焊球的虚焊进行直接目视观察。其工作原理为：将探测器倾斜后围绕BGA焊球进行360度旋转，以创造直接目视观察焊球底部与焊盘之间的焊接状况的机会。而由于现代BGA封装技术，对高I/O数的不断要求和发展，也要求BGA焊球之间的间距向更小间距发展。采用3D技术的检测设备，当其探测器在倾斜到一定角度时，焊球与焊球之间因互相遮挡，对BGA内部的焊球底部，因“视线遮挡

6、”已经无法直接观测。而对BGA外部的焊球来说，也可能存在检测限制，即BGA旁边的其他元器件可能对BGA焊球底部造成的“视线遮挡”，从而可能对3D检测效果产生不利影响。即便BGA旁边无其他元器件对焊球造成遮挡时，3D检测手段亦只能对BGA焊球的外侧进行局部观察，这仍然是因为BGA焊球之间因微小间距而造成的“视线遮挡”。所以3D检测虚焊，理论上是以通过直接的目视观察，以提高“虚焊”检测的直观性，而实际操作中也存在着一定的局限性。同时，3D检测手段除了上述的检测覆盖范围的局限性外，检测方法与手段太耗时，无法满足制造厂商日益高密度、高速度的生产需求，也是突出的问题，同时制造厂商还必须应对设备高投资，高维护成本的风险。第13页2004年9月24日