【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第107页
对 于无铅应用 ，图 7-29 中的图 像 纹 理 和 暗 度 可能 略 有不同。 射线管 强 度 和 ／或 功 率 可能 需 要 稍 微 减 小 以 避免过度 曝 光。 7.3.3.3 切 ⾯ X 射 线技术 在 双 面电路 板 上，对 于 透 射 X 射线 技术而 言由 于 重 叠使 得 焊点 的 某 些 子 集 难以 辨 清，而 切 面技术 将 有 更 多 的测 试访 问 。 由 于 透 射 X 射线 技术 捕 捉 的 是 整 个…
合适的技术并允许用户自由选取自己所需使用
的技术。在两面都贴装有元器件的组件上（类型
2），标准的透射X射线技术由于重叠使得焊点的
部分子集无法看到，除非采用斜视法。
另一方面，当不能采用斜视时，切面技术将有
更多的测试访问。由于透射X射线技术捕捉的是
整个焊点体积的信息，而切面型技术捕捉的是
焊点特定切面的信息，在侦测某些类型的
焊点
缺陷时，这些技术具有其独特和通用能力。所
有的透射、切面和组合X射线技术都能探测到由
于焊点外形变化而引起的PCB组件缺陷。这些
组件缺陷类型包括但不限于：焊接短路、焊接
开路、焊料不足、缺件、元件歪斜和焊接空洞。
7.3.3.1 透射成像X射线技术 对于透射成像X
射线而言，X射线源和探测器可以是固定的或以
多种方
式活动，以实现放大倍数和视角变化。
通常来说，在垂直“视线”上的所有特征可被
同时观测到，只是没有区分深度。
材料厚度或密度的差异导致透射X射线在探测器
中的衰减程度不同，进而在图像显示中呈现出
或明或暗的亮度。对于单一材料类型（如共晶
焊料），探测器接收到的X射线光子衰减与材料
厚度成正比。生
成的灰阶图像可被用来解释和
确定焊点是否可接收。图7-26展示了透射检测的
示例。
7.3.3.2 透射X射线技术的斜视检测 透射X射
线系统对物体进行斜视检测有两种基本方法。
一种 方 法 由倾斜样品 来得到如 图 7-27所示的
斜角。虽然这种方法可斜视，该技术可能无法
达成最高放大倍数。
另一斜视的方法是使用广角透射X射线源，如图
7-28所示。在这种方法中，探测器可绕X射线源
中心轴转动，利用辐射锥体的外围部分来产生
可达到的最高放大倍数的倾斜视角。
图7-29和7-30通过比较自顶向下透射直视与斜视
的FBGA实际图像，说明了在高放大倍数下斜视
的优点。
图7-24 断层合成成像（3D）
图7-25 分层成像切⾯图像 (3D)
图7-26 透射成像图例
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对于无铅应用，图7-29中的图像纹理和暗度可能
略有不同。射线管强度和／或功率可能需要稍
微减小以避免过度曝光。
7.3.3.3 切⾯X射线技术 在双面电路板上，对
于透射X射线技术而言由于重叠使得焊点的某些
子集难以辨清，而切面技术将有更多的测试访
问。由于透射X射线技术捕捉的是整个焊料体的
信息而切面技术捕捉的是特定切片
信息，这些
技术在探测某些类型的焊料缺陷时，各自具有独
特的和通用的能力。若想了解详细信息，可联
系能提供其技术和系统能力的AXI系统制造商。
图7-31中的断层合成和图7-32中的分层成像均为
射线照相技术，提供了可观测的器件切片图像。
用分层成像时，X射线源和X射线图像平面相对
于待测的电子设备以彼此协调的方式移动。仅
显示器件的一层或一片
清晰的图像，图像平面
上的其它层都被抹掉了。断层合成是采集了在
不同角度下检测的若干透射型X射线投射图像，
并将这些图像的数字信息进行数学合成。
这 能在期 望 的 平 面上创建 虚 拟 的 切片用于分
析。
7.3.4 X射线图像的分析 对特殊BGA器件和再
流焊工艺的理解有助于焊球连接的X射线图像的
解释和分析。关于X射线图像分析应该考虑的并
行因素包括：
• 确 定焊
球 是 可塌陷的（共晶）还是非塌陷的
（非共晶）？
• 明确角落是否布置了非坍陷焊球以保持共面度
IPC-7095c-7-27-cn
图7-27 倾斜观察 – 板⼦倾斜
板子倾斜情况下的倾斜观察
探测器
带有FBGA的板
倾斜观察
高倍率是必需的，
但通过对象倾斜
会发生放大倍率的损失
（由于射线源到对象的距离更长。）
IPC-7095c-7-28-cn
图7-28 倾斜观察 – 探测器倾斜
倾斜视图不影响可用的放大倍率
探测器
带有FBGA的板
倾斜观察
当保持垂直于X射线源的中心时，
高倍率是必需的，
并由旋转探测器穿过辐射锥。
倾斜视图不影响可用的放大倍率
（由于射线源到对象的距离更短）
图7-29 ⾃顶向下FBGA焊点视图
FBGA 焊点
俯视图
1
2
3
4
5
6
图7-30 FBGA焊点倾斜视图
有三个焊点为明显地开路（2,3,4,号）
空洞（1号）位于元器件焊盘附近。
上面靠右的6号焊点与板有接触但是润湿不充分
（无弯液面）
FBGA 焊点
倾斜观察
1
2
3
4
5
6
。
。
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• 再流焊温度维持是否充分以实现完全对准并塌
陷？
• 再流焊过程中BGA封装是否出现了某种程度
上的物理变形？
这些因素将进一步深入了解X射线图像的解释和
分析。
7.3.4.1 视野 在确定检验标准时，定义出一次
能观测BGA多大部分也是很重要的。随着BGA
节距的变小，焊球尺寸也随之减小。有几种放
大倍数水平可用于评估。表 7-5提
供了适用于任
何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。因此，15除以0.75（对于0.75mm的焊
球）的结果是评估能看到20个该尺寸的焊球。
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 于操作者屏幕
上。商用可买到的X射线系统，像素可由640X480
变化至1600X1200，甚至更高。因为用于本文的
质量测量之一是焊点空洞，除非检验焊球直径时
已建议采用最小像素，否则任何后续的测量精度
都会受到严重影响。举例来说，假设有一个焊球
直径为0.75mm的4x4阵列（节距为1.5mm）和 一
个焊球直径为0.30mm的7×7阵列（节距0.5mm）
在屏幕上完全显示（如表中所示）。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。
若线性测量误 差为2个像素（每边
一个），每个
图7-31 断层合成成像
IPC-7095c-7-32-cn
图7-32 扫描束X-射线分层成像
旋转X射线束
旋转X射线
探测器
A
结果
焦点平面
AA
A
A
A
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