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BGA是一種典型的高密度封裝技術(shù)。其特點(diǎn)是芯片引腳以球形焊點(diǎn)的形式分布在封裝下方，這可以使器件更小，引腳更多，引腳間距更大，成品組裝率更高，電氣性能更好。因此，這種封裝式裝置的應(yīng)用越來越廣泛。但是，由于BGA焊點(diǎn)隱藏在芯片的底部，因此不利于焊接和組裝后的檢查。另一方面，國(guó)家或行業(yè)還沒有制定BGA焊接質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，因此BGA焊接質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)是此類設(shè)備應(yīng)用中的主要問題。
目前，BGA焊接質(zhì)量檢查方法非常有限。常見的檢查方法包括：外觀檢查，飛針電子測(cè)試，X射線檢查，染色檢查和切片檢查。其中，染色和斷面檢查是破壞性檢查，可以用作故障分析方法，不適合焊接質(zhì)量檢查。在無損檢測(cè)中，目視檢查只能檢測(cè)到設(shè)備邊緣的焊錫球，而不能檢測(cè)焊錫球的內(nèi)部缺陷。飛針電子測(cè)試的誤報(bào)率過高； X射線檢查利用X射線透射特性，可以很好地檢測(cè)設(shè)備下的隱藏物。焊球的焊接條件是有效的BGA焊接質(zhì)量檢查方法。但是，X射線目前僅限于檢測(cè)有限數(shù)量的缺陷，例如連續(xù)焊接和空洞，并且無法覆蓋所有BGA焊接缺陷。同時(shí)，缺乏檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
目前，該國(guó)尚未制定BGA焊接質(zhì)量或驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，也沒有相關(guān)的國(guó)家軍事標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電子工業(yè)連接協(xié)會(huì)已制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括“ IPC-A-610電子元件的可接受性”，“ IPC-J-STD-001焊接電子電氣元件的要求”和“ IPC-7095 BGA設(shè)計(jì)和組裝過程的實(shí)現(xiàn)”。其中，IPC-A-610規(guī)定了BGA焊接的可接受性：**的BGA焊點(diǎn)通過X射線檢查，表現(xiàn)為焊點(diǎn)光滑，邊界清晰，無空隙。所有焊點(diǎn)的直徑，體積，灰度和對(duì)比度均一致，并且位置準(zhǔn)確無偏移或扭曲。可接受性條款只是一個(gè)相對(duì)定性的條款，不能滿足實(shí)際的測(cè)試要求。
X射線檢查常用的設(shè)備是X射線實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，分為兩種類型：二維成像和3D層析成像。其原理是利用X射線穿透待測(cè)樣品，然后由圖像接收器接收后將其轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，圖像顯示出明顯的灰度對(duì)比度。圖像中具有較大灰度的區(qū)域表示X射線能量衰減大，表明該區(qū)域中的材料較厚或該材料的原子序數(shù)較大。二維成像觀察被測(cè)零件的頂視圖，這具有快速成像的優(yōu)勢(shì)。普通BGA焊球的二維X射線圖像。圖中的黑色圓圈是BGA焊球。由于焊球是由錫合金制成的，因此它吸收更多的X射線，并且相對(duì)于周圍的材料具有更大的灰度級(jí)。三維斷層掃描利用設(shè)備中機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)來從各個(gè)角度掃描樣品，并對(duì)軟件進(jìn)行分析和處理以形成被測(cè)樣品的三維形狀。該測(cè)試方法可以更真實(shí)，更清晰地反映被測(cè)樣品的真實(shí)狀態(tài)。
BGA焊接的質(zhì)量包括連續(xù)焊接，缺少焊球，移動(dòng)的焊球，焊球空隙，虛擬焊接和枕形效應(yīng)。這些缺陷將影響電路的可靠性。它們中的一些立即顯現(xiàn)出來，例如連接焊球時(shí)發(fā)生短路。一些在使用中表現(xiàn)出來，例如枕頭效應(yīng)。在使用中，焊球很容易在枕頭上折斷并形成假焊料。通過一些測(cè)試，我們可以輕松地對(duì)實(shí)時(shí)性能的缺陷進(jìn)行故障排除，而非實(shí)時(shí)性能的缺陷對(duì)電子系統(tǒng)的危害更大，因此，我們應(yīng)該加強(qiáng)檢測(cè)和及時(shí)調(diào)查。
通常認(rèn)為X射線只能檢測(cè)包括連續(xù)焊接，焊球損失，焊球位移和空隙在內(nèi)的缺陷。3D層析成像技術(shù)的引入使X射線檢查能夠覆蓋BGA焊接中的所有常見缺陷。特別是，錯(cuò)誤焊接和枕形效應(yīng)的檢測(cè)不再僅取決于破壞性的檢測(cè)方法。另一方面，在實(shí)際工程應(yīng)用中，為了考慮檢測(cè)效率，有必要將二維成像和3D層析成像相結(jié)合。通過二維成像快速檢測(cè)整體焊接質(zhì)量，檢查焊球的連續(xù)焊接，焊球損失，焊球位移和焊球空隙，并初步確定虛假焊錫。根據(jù)實(shí)際情況，使用3D斷層掃描來確認(rèn)是否存在虛假的焊接和枕形效應(yīng)。兩種技術(shù)手段的綜合運(yùn)用可以完成BGA器件的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)，并為BGA器件的應(yīng)用提供可靠的質(zhì)量保證。
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