【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第106页
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 …
所需的电压部分取决于所使用的特定X射线系统
的灵敏度和待测BGA的结构和性能。例如对带
有铜散热器的BGA，比PBGA或CBGA需要更高
的穿透电压。而带有铝散热器的BGA，不需要
较高的电压，因为铝属于低密度材料，相比于
铜更能让X射线穿透。
7.3.3 X射线系统术语的定义和讨论 目前市面
上的X射线检测有人工（MXI）和自动（AXI）
配置。
MXI系统有不同程度的自动化，可包括
自动BGA分析、自动图像处理功能、自动化操
纵和板子操作。透射标靶型X射线系统的另一特
点是通过侧视获得高放大倍率（见7.3.3.2节）。
AXI系统和MXI的区别为，AXI系统能在线使用
并且不需要操作员来作出接收／拒收的判定。
MXI设备几乎只有X射线透射技术，而AXI设备
可以进行透射、切面以及
两者的组合。AXI设备
通常有三种形式：
• 透射AX—通常被称为2-D X射线
• 切面AX—通常被称为3-D X射线
• 2-D/3-D组合AXI
下面为透射、切面和组合自动X射线检测应用的
定义：
透射型X射线会自动生成位于X射线源和探测器
之间试样的所有特征图像。图7-23到7-25展示的
是透射、断层合成和分层成像的X射线图像的示
例。
切面AXI一次 会自动生 成电路板一个切面的图
像。断层合成和分层成像是切面AXI最常见的形
式。
组合AXI设备在PCB检测中并行使用透射和切面
技术。混合型系统会根据具体状况自动选取最
图7-21 ⼿动X-射线系统的图像质量
图7-22 枕形失真和电压过曝的X-射线例⼦
图7-23 透射成像（2D）
2013年1月 IPC-7095C-C
91
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
IPC-7095C-C 2013年1月
92
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
。
。
2013年1月 IPC-7095C-C
93