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X射线是怎么检测BGA、CSP焊点的?及X射线的其他应用

作者: 『日联科技』发表时间:2020-08-05 09:00:00浏览量:368

X射线检查对简单明显的缺陷(例如电桥,短路,遗漏的焊球等)具有清晰的定义
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理想且合格的BGA的X射线图像将清楚地显示BGA焊球与PCB焊盘对齐。图中所示的焊球图像是均匀一致的,这是理想的回流焊接结果。相反,焊球变形可能由以下原因引起:回流温度低,PCB翘曲或PBGA塑料基板变形,或者可能是由于SMT加工和印刷缺陷引起的。

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X射线检查对简单明显的缺陷(例如电桥,短路,遗漏的焊球等)具有清晰的定义,但对于诸如虚拟焊接和冷焊之类的复杂且不起眼的缺陷,则没有更多的深入定义。双面板上密集组装的组件通常会产生阴影。尽管X射线头和被测工件的工作台被设计为旋转式,可以从不同角度进行检测,但有时效果不明显。为了有效地判断复杂和不明显的缺陷,一些设备制造商开发了“信号确认”软件。例如,可以基于回流焊接后的X射线图案中的焊球的尺寸变化和均匀性来评估和判断X射线图像的真实含义。下面介绍在BGA和CSP回流焊接过程的三个阶段中,如何根据焊球直径的变化和X射线图像的均匀性来判断某些焊接缺陷。

1)在63Sn-37Pb回流焊过程中,焊球直径分为三个阶段变化(如图所示)

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在阶段A(150℃外壳加热阶段,焊球未熔化)中,BGA的站立高度等于焊球的高度。

B阶段(塌陷阶段的开始或一次沉没),当温度升至183℃时,焊球开始熔化并进入塌陷焊球的站立高度下降到初始焊球高度的80%

在阶段C(最后的塌陷阶段或二次沉陷)中,当温度升至230°C时,焊球完全熔化并与焊膏融化,从而在焊球的上下界面处形成粘结层。焊球的直立高度减小到初始焊球高度的50%,并且X射线图像上焊球的直径增大到17%,导致突出区域增大37%。

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2)X射线图像的均匀性

如果所有球的X射线图像均一且圆形区域等于球的面积或在10%到15%的范围内变化,则这种情况非常好。回流焊没有缺陷,称为“均匀性”。在X射线检查中,均匀性是快速确定BGA焊接质量的最重要特征。从垂直角度看,BGA焊球是规则的黑点。桥接,焊接不足或过多,焊料飞溅,未对准和气泡都可以快速检测到。

虚拟焊接的检查通过某些原则进行分析。当X射线以一定角度倾斜观察BGA时,焊接良好的焊球不再是球形投影,而是由于二次电场塌陷而形成的尾状。如果BGA焊球的X射线投影在焊接后仍为圆形,则意味着该焊球根本没有被焊接和塌陷,因此可以推断出焊点是虚焊的还是开路的。从图中可以看出,仍为球形的焊球是开放式焊点。

X射线还可以用于检测印刷电路板,组件包装,连接器和焊点的内部损坏。



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