X-ray检查BGA检查标准

结合几种检查方法在一起。

X-ray檢查BGA

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X-ray檢查BGA

表1為BGA自動檢查標準

Fig 1.BGA球腳的X-ray影像

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◎ 短路──(2D可傾斜角或3D)

由上向下，X-Y平面切割，可找出99.9％的短路或錫橋(單

面SMT)。雙面SMT則需傾斜或旋轉、配合明暗度、放大等找出缺陷所在位置。

◎球腳脫落──(2D即可)

雙面SMT需配合斜角找出斷路(Open)的面。

◎球腳偏位──(2D即可)

◎球腳徑偏差、過大的氣孔、灰階偏差與非圓形接腳銲點──

例如，圖1的X-ray影像外圈有黑環，那是因為球腳變矮胖所增加的”救生圈”；即Solder mask覆蓋pad周圍或被侵蝕之銅pad圓周所熔錫形成的。

【註】：帶斜角視野、高倍之系統較易看清楚。

◎氣孔不一定會影響可靠度、除非到達一定大小或量。平時也用％稱呼氣孔量。

A.氣孔到多少％會有影響?還是得視製程參數? B.單一大的氣孔與球腳面積之比例。

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Fig 2. PBGA 352的X-ray影像。

──3個球腳接點非圓形，超過13％。 ──1個短路。 ──2個氣孔超過5％。 ──每個球腳氣孔所佔％。

(a) (b)

Fig 3. (a)BGA球腳的上向下影像。(b)為其斜角的X-ray影像。

圖(a)有輕微偏位與不良之球腳。圖中球腳被圈出者符合無”黑圈”不失圓形狀。

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(a) (b)

Fig 4. 圖(b)可看出三個球腳Open(斜角影像)，而圖(a)雖是3D，但看不太出來。

圖3(b)下排最左邊的球腳，球形雖完美，但這是與pad吃錫不良所致，故判定為極易Open者。

圖4(a)與(b)係2D配備斜角視野系統，對人員的”誤以為”判定及正確判定Open甚有用。

◎3D最適於深度切片分析、全自動雙面板檢查與Z高度量測。 ◎2D帶斜角視野者，成本較低，對CSP、flip-chip等可提供更高倍數的斜角視野，誠如圖3、圖4所示，可找出更多缺陷。

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分 析 报 告

样 品 名 称 ： PCBA( 手机主板) 型 号 规 格 ： C389 检 测 类 别 ： 委托分析

委 托单 位 ： ××××通信有限公司

中

国 赛 宝 实 验 室 可靠性研究分析中心

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分 析 报 告

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一 样品描述

所送样品包括三片 PCBA（手机主板）、四片相应的空白 PCB 以及工艺过程中使 用的CPU 器件和焊锡膏，PCBA（手机主板）的型号为C389,样品的外观照片见图1

二 分析过程

2.1 外观检查

图 1 样品的外观照片

用立体显 微 镜对空白 PCB 和 BGA 器 件 进 行 外观 检 测，发现 BGA 器件的焊 球大小均匀一 致，共面 性良好（见图 2 和 图 3）；空白 PCB 焊 盘表面存在一些坑 洼点（见图 4 和图 5）， 除 此 之外未 观 察 到 明 显的 异 常。

图 2 CPU 器件中 BGA 焊球的外观照片 图 3 CPU 器件中 BGA 焊球的局部外观照片

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图 4 PCB 板中 CPU 焊盘的外观照片 图 5 PCB 板中 Flash 的外观照片

2.2 X-RAY 检测

为了对焊点的内部状况进行检测，采用 X 射线系统对焊点质量进行无损检测， （X-Ray 的照片见图 6 至图 9），由照片可观察得出 BGA 焊点大小均匀一致，除发 现焊点内部存在少量空洞外，未发现焊球错位，焊料熔融不完全以及桥连等明显焊 接缺陷。

图 6 CPU 焊点的 X－ray 典型照片 图 7 Flash 焊点的 X－ray 典型照片

图 8 倾斜后观察到的 CPU 焊点的 X－ray 照片 图 9 倾斜后观察到的 Flash 焊点的 X-ray 照片

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图 10 部分 CPU 焊点的放大照片 图 11 部分 Flash 焊点的放大照片

2.3 金相切片分析

在样品上截取失效的 BGA 器件，用环氧树脂镶嵌后打磨抛光，用金相显微镜观 察 BGA 器件焊点的金相切片，焊点的金相照片见图 12～图 25。其中 CPU 焊点的典型 金相照片见图 12～图 19，由图可以发现部分焊球焊料与 PCB 焊盘之间润湿不良，未 观察到良好的金属间化合物层，个别焊点甚至发现存在开裂现象；同时还观察到焊 球焊料熔融不完全，存在空洞等缺陷。

图 12 CPU 器件部分焊点的金相照片 图 13 CPU 器件正常焊点的典型金相照片

图 14 焊料与焊盘润湿不良的典型照片 图 15 焊点局部放大照片（见图 14 红框）

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图 16 出现空洞焊点的典型照片 图 17 焊球焊料质量不良的典型照片

图 18 焊球与 PCB 焊盘出现裂缝的典型照片 1 图 19 焊点局部放大照片（见图 18 红框）

图 20 焊球与 PCB 焊盘出现裂缝的典型照片 2 图 21 焊点局部放大照片（见图 20 红框）

图 22～图 27 是 Flash 焊点的典型金相照片，由图同样可以发现部分焊球焊料 与 PCB 焊盘之间润湿性不够良好，焊料与焊盘之间未形成良好的金属间化合物层。

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图 22 Flash 焊点的典型金相照片 图 23 正常焊点的典型金相照片

图 24 出现空洞焊点的典型照片 图 25 焊球焊料与焊盘润湿性不良的典型照片

图 26 焊料熔融不完全的典型照片

图 27 焊点局部放大照片（见图 24 红框）

由以上 BGA 焊点的金相照片分析发现，部分 BGA 焊球焊料与 PCB 焊盘润湿性不 良，存在裂缝以及焊料熔融不良等现象，这说明焊球焊料与焊盘之间未 形成良好的金属间化合物层。而导致焊球焊料与 PCB 焊盘润湿不良的原因可能存在如下几方面：

（1） PCB 焊盘氧化严重或沾污外来污染物导致焊盘的可焊性不良。 （2） 使用的焊锡膏润湿性不良。

（3） BGA 焊锡球可焊性不良。 为了分析 BGA 焊球的质量，对未使用的 CPU

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焊球进行金相切片分析，发现无论是未使用的 CPU 焊球还是脱落的 CPU 焊球焊料熔 融均不够良好，焊球内部发现存在裂缝等缺陷，这说明 BGA 焊球质量不够良好。

图 26 脱落焊球的典型照片 1 图 27 脱落焊球的典型照片 2

图 28 脱落焊球的局部放大照片 图 29 脱落焊球内部出现裂缝的典型照片

图 28 未使用的 CPU 焊球的典型照片 1 图 29 未使用的 CPU 焊球的典型照片 2

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图 30 未使用的 CPU 焊球的典型照片 1 图 31 未使用的 CPU 焊球的典型照片 2

2.4 焊锡膏润湿性分析

按照 IPC-TM-650.2.4.45 的要求对工艺过程中使用的焊锡膏的润湿性进行测 试，发现所使用的焊锡膏的润湿性良好（焊锡膏的可焊性试验照片见图 26 和图 27）。

图 26 焊锡膏润湿性试验的典型照 …… 此处隐藏：2547字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……