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IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 11 9 空洞是本标准中质量测量指标之一，除非检验焊球直径时按建议已采用最小像素，否则任何后续的空洞测量精 度都会受到严重影响。 假设有一个焊球直径为 0.75mm 的 4 × 4 阵 列（ 1.5mm 节距） 和一个焊球直径为 0.3mm 的 7 × 7 阵 列（ 0.5mm 节距） 在屏幕上完全显示（如表 7-9 中所示） 。在带有 640 × 480 像素探测器的 X 射…
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7.3.4.1 视野
在确定检验标准时，定义出一次能观测多少 BGA 焊球很重要。随着 BGA 节距的缩小，焊球尺
寸也随之减小，但有几种放大倍数水平可用于评估。
表 7-9 提供了适用于不同视野的不同节距和焊球尺寸特性。放大倍数的范围会变化，但应该在 30 倍至 50 倍之
间。取决于焊球尺寸，视野可以简单地通过 15 除以焊球直径得到。
表 7-9 检测的视野
焊球标称直径 （mm） 节距（mm） 建议的放大倍数 视野
0.75 1.50, 1.27
30 X 至 50 X
15/0.75 = 20 个焊球
0.60 1.0 15/0.60 = 25 个焊球
0.50 1.0, 0.80 15/0.50 = 30 个焊球
0.45 1.0, 0.80, 0.75 15/0.45 = 34 个焊球
0.40 0.80, 0.75, 0.65 15/0.40 = 38 个焊球
0.30 0.80, 0.75, 0.65, 0.50 15/0.30 = 50 个焊球
举例：15 除以 0.75（对于 0.75mm 的焊球）， 其结果是在评估该尺寸时能看到 20 个焊球。
随着焊球尺寸减小，质量评估时可观测到更多数量的焊球图像。
实时 X 射线系统的视野显示取决于 X 射线探测器可用的像素及它们是如何显示于操作屏幕上。商用可买到的
X 射线系统，像素可由 640×480（按目前标准属于低性能系统）变化至 3000×2000，甚至更高。
图 7-51 扫描束 X- 射线分层成像
A– 结果
B– 旋转 X 射线探测器
C– 旋转 X 射线束
D– 聚焦平面
D
A
B
C
A
AA
A
A
A
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空洞是本标准中质量测量指标之一，除非检验焊球直径时按建议已采用最小像素，否则任何后续的空洞测量精
度都会受到严重影响。
假设有一个焊球直径为 0.75mm 的 4×4阵 列（ 1.5mm 节距）和一个焊球直径为 0.3mm 的 7×7 阵 列（ 0.5mm 节距）
在屏幕上完全显示（如表 7-9 中所示）。在带有 640×480 像素探测器的 X 射线系统上（假设 1∶1 出现在显
示器上），对于屏幕短边来说，那么上面两个 BGA 焊球在直径上的像素分别为 68 个和 44 个，线性测量误差
为 2 个像素（每边一个焊球），每个 BGA 的误差为 2/68 和 2/44，或者分别为 3% 和 4.5%。对关键空洞百分比
计算，如果这些数值用于计算焊球面积，那么该面积误差分别为 9% 和 20%。
作为对比，对具有 1600×200 像素探测器的 X 射线系统的数值，其像素将是 171 和 109，对应的线性误差分别
是 1.2% 和 1.8% 及面积误差分别是 1.5% 和 3.25%。对于 3 级产品，IPC 建议面积最大空洞率是 4%。对于本案
例的情况，整体系统测量的最小行动水平必须要接近于 3%，这是要考虑 X 射线测量任何其它误差（如灰阶灵
敏度变化、几何放大效应等等），并进一步降低行动水平之前的值。
7.3.4.2 手动 X 射线检测（MXI）热再流模拟器（加热台）
加热台是利用透射 X 射线系统实时研究 BGA/
QFN 再流的专用装置。它安装在 X 射线机柜内，配备了加热器和热电偶。可以精确地设定再流温度曲线，实
时观察再流过程和焊料空洞的产生及动态。可获得一系列图像或视频结果。
图 7-52 显示了 QFN 器件的两幅 X 射线图像，呈现了不同温度下空洞形成和动态。图像的下方是温度曲线的追
踪记录。
图 7-52 采用加热台观察到的 QFN 器件空洞形成动态
7.3.5 声学扫描显微镜（SAM）
SAM（也叫 C 模式声学扫描显微镜，或声学扫描断层成像），是一种非破
坏性失效分析工具。它采用声波来扫描印制板器件如 BGA 的内层（见图 7-53）。通常用于半导体封装来探
测分层、裂纹或电子组件内部的空洞。它可以定位 BGA 封装内部的分层、裂纹或空洞以及 BGA 与基板相连
之后底部填充的类似异常。
分层或空洞探测的分辨率取决于用于分析的声音频率。随着频率增加，分辨率也增加。230MHz 传感器分辨
率可探测 X-Y 平面内低约为 12
μ
m 的间隙。单点扫描被称为 A 扫描（A 模式），切片线扫描被称为 B-
扫描（B- 模式），一定深度或关注界面的面扫描被称为 C- 扫描（C- 模式）。穿过整个器件的面扫描被称为 T-
扫描（穿透）。图 7-54 中的图像显示了倒装芯片组件底部填充中空洞位置。
在做 SAM 分析时，被探测的样品需要被放置在水中。如水会渗入开放的空洞或分层则无法用此方式探测。
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图 7-53 典型的声学扫描显微镜配置
A– 液体
B– 样品
C– 输入脉冲
D– 传感器
E– 反射脉冲
F – 超声波
G– 应用区
图 7-54 同一 BGA 的 C- 扫描图像（左）和 T 扫描（右）图像
A
B
C
E
D
F
G
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