IPC-7093 CN 2011 底部端子元器件(BTC)设计和组装工艺的实施.pdf - 第87页

分 辨 率 降 到大 约 25mm 的 间隙 。单个 点 观察 叫 做 a-SAM ， 线扫 描 叫 做 b-SAM ，面 积 扫 描 叫 做 c-SAM 。 7.4.3 BTC 间隙 ⾼ 度 测量 BTC 间隙高度 的 测 量对制程 控 制 非常重 要， 应该 在制程开发和 后 续 的制程 确认 时 检查 。 厚 薄规 提 供 了一 种 非 破 坏 的 方法 ， 用 来 确 定 BTC 再流 焊接 后 大 约 的 间 隙高度 。可 用…

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X射线图像转化成视频显示信号。这些系统迅速
提供这些样品的图像结果。系统产生的图像不应
该是失真或设备自身引起的虚假图像。图7-14、
7-15和7-16说明了手动X-ray系统应该期望达到
的图像质量的可比水平。实时测量系统大小的
变化范围很宽泛，可从桌面小型系统到大型落
地式控制台系统，这些系统的
X射线管电压和电
流变化范围或功率变化范围也是很宽泛的。
检测BTC元器件没有具体的X射线管电压或电
流/功率的设定。这些设定某种程度上取决于所
用特定X射线系统的灵敏性、待检BTC的结构和
特性、元器件安装板的厚度和特征。比如带有铜
散热片的BTC元器件，一般就需要较高的管电
压和管电流/功率设定。另外，铝散热片的BTC
元器件，由于铝比铜的原子序数
低，更容易被X
射线穿透，所以需要较低的设定值。
7.4.2 超声波扫描 超声波扫描(SAM)又叫扫
描声音断层摄影技术，是一种非破坏失效分析
工具，它利用声波来扫描组件内层。这种技术
可以定位BTC封装内部的分层或空洞，也可以
寻找出BTC连接板子后元器件底部填充的类似
异常。
SAM说明如图7-17所示，定位装有受检样品的
倒装芯片组件，并在SAM分析过程将其浸于液
体
中。液体若流入空洞或分层开窗的区域时，
就不能用该方法检测。
分层或空洞探测的分辨率取决于用于分析的声
波频率。频率越高，分辨率越高，但频率较高
时穿透力较小。一个230MHz的变频器可将探测
IPC-7093-7-14-cn
图7-14 ⽤各种技术检测漏焊的X光影像
图7-15 处理后典型的X光影像
图7-16 线键合到引线框X-RAY图例
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分辨率降到大约25mm的间隙。单个点观察叫
做a-SAM，线扫描叫做b-SAM，面积扫描叫做
c-SAM。
7.4.3 BTC 间隙⾼度测量 BTC间隙高度的测
量对制程控制非常重要，应该在制程开发和后
续的制程确认时检查。厚薄规提供了一种非破
坏的方法，用来确定BTC再流焊接后大约的间
隙高度。可用厚薄规测量再流焊后每个边角的
高度，综合的结果 可以 用来 确 定 平均间隙高
度。这种方法没有切片那么精确，但是它成本
低且是非破坏性的。操作员不要用力试图将厚
薄规塞到元器件下面，这样做有可能会导致焊
点破裂。
厚薄规测量方法要求BTC周边有足够的空间以
便于它无限制进出。BTC的间隙高度能表明焊
点再流是否完全且均匀。由于每种封装都有其
自身的间隙高度特征，用户应该开发一个零件
组装温度曲线，以确保厚薄规的应用。
7.4.4 光学检查
内窥视检查是一种光学检查
方法，可以在一个小而狭窄的区域目视检查微
小物体。这种技术已适应且应用于BTC焊点的
检查。增加局部基准点也有助于识别BTC元器
件贴装的精确位置。
BTC焊点可以通过各种不同的关键特征来检验
和分析，例如：
• 整体焊点品质－良好润湿的迹象
• 焊点形状－再流良好的迹象
• 焊点表面纹理－光滑对不规则
的总体对比
• 焊点整体的外观－助焊剂残留等
• 焊点缺陷－焊接短路、开路、冷焊
内窥检查技术最适合检验只有BTC外排引线的
焊点。该技术的局限性是不能有相同质量水平
和清晰度来检查内排焊点。某些时候有可能关
注内部焊点，但细节显示的程度无法与外排引
线一样。
7.4.5 破坏性分析⽅式 如果用来鉴定失效的
非破坏性方法不能成功地得到失效的原
因时，
那么就可能使用破坏性分析技术。这种分析技
术将导致分析后组件不能使用，但失效原因一
旦被确定，这些信息可用来实施纠正措施消除
问题。
7.4.5.1 切⽚ 如果非破坏性方法无法鉴定异常
原因，就有必要使用破坏性方法来切割问题区
域。一种传统失效分析方法是切片，使操作者
能分析元器件、基材和焊点的特定剖面。
如果同一个元器件有一个以上的可疑区域，就
要确定是否能相继得到这些区
域的剖面。如果
不能，要根据发现问题的可能性决定顺序，或对
多个元器件进行分析。
再者，如果问题区域是大组件的一部分，就必
须将它从大组件上切割成一个更容易控制的小
IPC-7093-7-17-cn
图7-17 扫描声⾳断层摄影术
T
- 应用区
T - 传感器
- 超声波
脉冲输入
样品
液体
脉冲反射
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部分。在切割和打磨过程中要必须小心，确保
要分析的区域没有改变或受破坏。
为了切片良好，样品应该用树脂模封，以减缓
样品在剖切过程中的剥落或破坏。如果感兴趣
的区域需要精磨，那么剖切样品时应该离感兴
趣区域界面有合理距离，留有足够的距离是为
了对界面进行精磨。
某些情况下，需要对整个元器件研磨和查看各
个不同界面的完整性
。在组装过程中常见的失
效现象为开路，可利用切片作分析。这种开路
可能发生在焊点界面，见附录A，有进行切片的
详细说明。
7.4.5.2 染料渗透试验 染料渗透方式可应用于
制程建立和失效分析期间，侦测焊点锡裂、润
湿不良以及封装分层。在这个过程中，样品是
沉浸在低粘度液体染料中，这些染料会渗透大
部分裂缝、分层区或开窗的空洞内，然后将样
品元器件分离并检查在焊点或材料界面
是否有
染料存在。
如果使用的是荧光染料，那么样品就要在紫外
线(UV)下检验。该染料可增强在其它情况下难
以检测到的瑕疵的可视度。在焊盘上有染料存
在，表示焊盘润湿不好，可以用来预估焊盘润
湿不良的比例；如果裂缝太窄会引起染料无法
完全进入，因为染料液体表面的张力有阻碍作
用。详细的染色渗透试验指导详
见附录B。
7.5 测试和产品验证 测试方法将根据组件的
复杂性和产品的应用而变化。在原型和试生产
初始阶段，需要大量数据以便对特定的组装制
程进行优化。一个好的设计会从一些测试程序
中得到反馈，以此来改善工艺。
7.5.1 电⽓测试 如果机械探针网络连接受限
或不可行，可能需要电气测试采用边界扫描来
验证焊点的完整性。与BGA测试类似，如果存
在一个导体或导通孔作为测试点，
BTC元器件
也可以使用探针进行测试。电气测试是用来评
价电子组件的功能。有两种常用的电气测试方
法：线路测试(ICT)和功能测试(FT)。
ICT使用专用的针床治具探测整个组件。这种测
试方法用于探测由过程引起的不良，也可以隔
离大多数无功能的元器件。ICT发现的不良包括
桥接、开路、元器件极性错误、错件、元器件
无功能和导体短路。
另外一个方法就是在组装线末端附近放
置一台
低成本的ICT，当作制造不良分析器(MDA)使
用。在元器件安装和焊接好后可以立即测试板
子，这样问题可以迅速反馈回制造过程，因此
可以在生产组装过程中采取纠正措施。
ICT可以作为组装线末端一个完整功能测试的补
充。对于产品功能测试，取决于产品的类型和
接收要求，可以是简单的“通过/不通过”测试
也可以复杂为所有电路功能的测试
。FT可以迅
速发现组装上元器件的不良。在无铅焊接的高
温影响下，可能会增加测试盘或测试导通孔的
氧化。一般地，使用锡/铅合金，你可以印刷并
再流焊膏并为ICT探针提供焊接良好的测试点。
无铅焊料没有那么好的延展性，可能会引起一
些ICT问题。建议在制程开发阶段进行一次快速
试验，了解无铅焊料对制程的影响。
7.5.2 测试覆盖范围 考虑到当前
电子组件的
复杂性，测试覆盖率的水平已经成为一个业界
问题。越复杂的板子或组件越难以全部测试。
的确，如考虑成本有效性、测试时间，即使是
测试组件中的合理部分也可能难以达到。
组件测试可能要借助于将测试整合到半导体元
器件，但是这种方案不适用于裸板。因此，测
试的挑战性就是要在一个合理的时段内，提供
高信赖的测试覆盖率。
一个有效的制程监控系统是由能创造大覆盖范
围
的交叉测试方法组成的。因为没有单个工具
或方法能够提供所需的覆盖率，所以要求使用
多个工具和方法。例如使用光学检测、X-ray、
SAM、ICT和FT来重叠覆盖。这些验证的方法
应该可以用来监测产品和制程；它们不应该单
纯地用来筛选和分离好与坏的产品。
7.5.3 ⽼化测试 老化是对完整组件在应用极
限下的运行和环境测试。通常，这个测试发现
的与元器件相关的问题比
焊点缺陷多。使用老
化测试还可用来评估元器件。对电子组件老化
测试有利于减少某些加速试验外露而筛选出边
际结果。
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