【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第109页
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 …
• 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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件底下。这样做，会导致焊点开裂。BGA周围
确定需要足够空间供塞规插入。BGA的间隙高
度可以给出焊球是否有完全地和均匀地再流的
某些提示。通常的，焊球为0.75mm的PBGA的
间隙高度在再流焊之前大约为0.60mm，在再流
焊之后则会跌至0.45mm(包括焊膏)。根据焊球
尺寸，所用合金以及BGA 是否含金属散热片，
其它BGA封装有各自的间隙高度特点
。由于每
种封装都有自己的间隙特点，用户应该开发元
件组装的再流焊曲线以使用适合的塞规。
7.3.7 光学检测 内窥镜检查是一种光学检验方
法，可对狭小限制区域内的细小物件进行外观检
验。这项技术适用并应用于BGA焊点检测。可
检验和分析BGA焊点的各种关键因素，例如：
• 焊点总体质量-理想润湿的证据
• 焊点形状-理想再流
的证据
• 焊点表面纹理-光滑与不规则
• 焊点总体外观-助焊剂残留等
• 焊点缺陷-焊料短路、开路和冷焊
• 焊球缺失
这项技术最适用于BGA外排焊点的检测，如图
7-34所示。这项技术的局限性是无法以同等级的
质量和清晰度检测内排焊球。有时也用它检测
内排焊球，但是无法如外排焊点一样看得清细
节。通常不可能看到第二排或第三排的焊球上
的
焊膏，这好比无法从外部看见森林中央的树
一样。
这项技术的另一显著特征是镜头设计。高度先
进的镜头可以聚焦并且通过镜子或棱镜将图像
转动90°。高分辨率CCD相机或监视器可用于捕
捉和显示图像。放大倍数取决于工作距离，范
围可从50倍变化至200倍（见图7-35和7-36）。
照明是很重
要的因素。如果光源没有恰当地照
亮被检测的焊点，图像质量就差。前置灯光可
帮助检测焊点的正面，而背光源则可用来探测
焊料短路和其它堵塞情况。背光也可用于显示
焊点的外形轮廓，这可简便地观测焊点的整体
形状。
给镜头和CCD相机提供足够支撑和保护的稳健
的定位系统是必要的。它应消除由冲击和振动
所带来的
移动，且必须是可调节的，通过在所
需的范围内的移动。
图7-34 内窥镜⽰例
图7-35 在氮⽓中再流后并在SMT清洗过的⽆铅、
1.27mm节距的BGA
图7-36 在空⽓中再流后并在SMT清洗过的⽆铅BGA
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