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BGA(球柵陣列包裝)是一種典型的高密度包裝技術(shù)，其特點(diǎn)是芯片插腳以球形焊點(diǎn)的排列形式分布在包裝下，可使設(shè)備更小、引腳數(shù)目更多、引腳間距更大、成品組裝率更高、電氣性能更好。所以，包裝設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是，BGA焊點(diǎn)隱藏在芯片的底部，焊接和組裝后不利于檢測(cè)。另外，由于國(guó)家或行業(yè)尚未制定BGA焊接質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，所以BGA焊接質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)是這類(lèi)設(shè)備應(yīng)用中的一大難題。
當(dāng)前對(duì)BGA焊接質(zhì)量的檢測(cè)手段十分有限，常用的檢測(cè)方法有視覺(jué)檢測(cè)、飛針電子檢測(cè)、x射線檢測(cè)、染色檢測(cè)、切片檢測(cè)等。以染色和切片的方法進(jìn)行破壞性檢測(cè)，可作為故障分析手段，不適用于焊接質(zhì)量檢測(cè)。本發(fā)明采用的是視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，它只能對(duì)設(shè)備邊緣處的焊球進(jìn)行檢測(cè)，不能檢測(cè)焊球的內(nèi)部缺陷；飛針電子檢測(cè)誤判率過(guò)高；X射線檢測(cè)利用X射線的傳輸特性，可以很好地檢測(cè)隱藏在設(shè)備下的焊球焊接情況，是目前最有效的BGA焊接質(zhì)量檢測(cè)方法。
焊接球橋接：指兩個(gè)或兩個(gè)以上的BGA焊球連在一起造成短路的缺陷。這是由于BGA焊球熔化后流動(dòng)造成的粘連所致。由于此缺陷會(huì)引起短路，這是**不允許的嚴(yán)重缺陷。
焊球丟失：BGA焊球丟失是指焊接后焊球丟失的缺陷。該缺陷可能是植球過(guò)程中的遺漏，也可能是由于焊球流入印制板的通孔中。這個(gè)缺陷會(huì)直接導(dǎo)致斷電，這是**不能允許的嚴(yán)重缺陷。
BGA焊球移動(dòng)：BGA焊球與PCB焊盤(pán)沒(méi)有完全對(duì)齊，存在相對(duì)位移缺陷。這一缺陷通常不影響電氣連接，但影響設(shè)備焊接的機(jī)械性能。實(shí)踐中，焊球?qū)副P(pán)的位移最大25%，但相鄰焊球間的間隙不得減少25%以上。
BGA焊接球：指氣泡在BGA焊接球上的缺陷。此缺陷通常是由于焊膏中有機(jī)成分未及時(shí)排除或焊盤(pán)未清洗干凈所致。焊接球體氣泡對(duì)信號(hào)的傳輸有一定的影響，而氣泡對(duì)機(jī)械性能的影響更為重要。實(shí)踐中，生產(chǎn)單位或用戶通常規(guī)定焊點(diǎn)內(nèi)總氣泡的濃度不超過(guò)某一閾值，如空洞面積小于等于焊球投影面積的25%，即合格。
虛焊：指BGA焊球與焊盤(pán)沒(méi)有真正電氣連接的缺陷。這類(lèi)缺陷常與金屬間化合物的形成有關(guān)，表現(xiàn)為電氣連接不良或不暢，在施加外力時(shí)電氣連接良好。除上述間接形式外，虛焊方法難以直接檢測(cè)到。
枕狀效應(yīng)(HIP)：指BGA焊接球與焊膏擠壓未完全或部分融合而成的凹凸或不擴(kuò)散凸。這種缺陷一般沒(méi)有特殊的表現(xiàn)形式，檢測(cè)方法不易發(fā)現(xiàn)，但在后期使用過(guò)程中，焊點(diǎn)容易斷裂，形成虛焊，因此危害更大。
為提高檢測(cè)效率，常采用二維X射線對(duì)有無(wú)虛焊進(jìn)行初步診斷。觀察X光在特定操作過(guò)程中的傾斜。
BGA的焊接質(zhì)量主要包括焊球的焊接、丟失焊球、焊球偏移、焊球空洞、虛焊和枕頭效應(yīng)。使用中出現(xiàn)的一些缺陷會(huì)導(dǎo)致電路的可靠性受到影響，有些會(huì)立即表現(xiàn)出來(lái)，如焊球焊接會(huì)形成短路；在使用中，如使用時(shí)，焊球很容易在枕頭上折斷形成虛焊。經(jīng)過(guò)一些實(shí)時(shí)測(cè)試，我們可以很容易地檢測(cè)出實(shí)時(shí)性能的缺陷，而實(shí)時(shí)性能對(duì)電子系統(tǒng)的危害卻是不容忽視的。
一般認(rèn)為X射線僅能檢測(cè)到焊接連接、焊球丟失、焊球移位、空洞等缺陷。三維斷層掃描技術(shù)，使得X射線探傷可以覆蓋所有BGA焊接的常見(jiàn)缺陷。特別是虛焊和枕頭效應(yīng)的檢測(cè)，不再單純依靠破壞性檢測(cè)手段。在實(shí)際工程應(yīng)用中，為考慮檢測(cè)效率，需將二維成像與三維斷層掃描相結(jié)合。采用二維成像技術(shù)，對(duì)焊球焊接、焊球丟失、焊球移位、焊球空洞等進(jìn)行了整體焊接質(zhì)量的快速檢測(cè)，初步判定虛焊。結(jié)合實(shí)際情況，通過(guò)三維斷層掃描診斷是否存在虛焊現(xiàn)象和枕頭效應(yīng)。BGA設(shè)備的焊接質(zhì)量檢測(cè)可以通過(guò)兩種技術(shù)手段來(lái)完成，為BGA設(shè)備的應(yīng)用提供可靠的質(zhì)量保證。
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