【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第108页
• 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…
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
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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
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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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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，这些数值应该用
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1600x1200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，建议面积最大空洞
率是4%。对于上面最差的情况（但是随着器件
尺寸持续缩小，那么较低规格的X射线系统会日
渐变差），整体系统测量的最小行动水平必须要
接近于3%，此值是X射线测量要考虑的任何其他
误差之前的值（来自灰阶灵敏度变化、几何放
大效应等等），并且需进一步降低行动水平。
7.3.5 声 学 扫 描
显微 镜 声学扫描显微镜
（SAM），也被称为声学扫描断层成像（SAT），
是一种非破坏性失效分析工具。它使用声波来
扫描组件内层。通常用于半导体封装领域，探测
电子组件内部的分层或空洞。它可以定位BGA
封装中的分层或空洞，也可以定位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
传感器能使探测分辨率低至25μm的间隙。单 点
扫描被称为a-SAM，线扫描被称为b-SAM,面扫
描被称为c-SAM。图 7-33所示中c-SAM图像展示
了倒装芯片组件底部填充中空洞位置。在 SAM
分析时被探测的样品需要被放置在水中。如水能
渗入开放的空洞或分层则无法用此方式探测。
7.3.6 BGA间隙⾼度测量 塞规提供了
非破坏
性方法来确定BGA再流焊后大致的最终间隙高
度。塞规用来量测再流焊后的每个角落，其综
合结果可确定测得的平均间隙高度。这种方法
不如切片那样精确，但成本要便宜得多且是非
破坏性的，只要操作员不要试图将塞规硬塞入器
表7-5 检测的视野
焊球标称直径(mm) 节距(mm) 推荐的放⼤倍数 视野
0.75 1.50, 1.27
30X – 50X
15/0.75 = 20 球
0.60 1.00 15/0.60 = 25 球
0.50 1.00, 0.80 15/0.50 = 30 球
0.45 1.00, 0.80, 0.75 15/0.45 = 34 球
0.40 0.80, 0.75, 0.65 15/0.40 = 38 球
0.30 0.80, 0.75, 0.65, 0.50 15/0.30 = 50 球
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图7-33 声学扫描显微镜
反射脉冲
流体
T
输入脉冲
样品
- 应用区域
T -传感器
- 超声波
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