X射線檢測BGA、CSP焊點圖像的評估和判斷及其他應(yīng)用

理想的、合格的BGA的X光圖像將清楚地顯示BGA焊料球與PCB焊盤一一對準(zhǔn)。如圖（1）所示的焊球圖像均勻一致，是理想的回流焊結(jié)果。反之畸形焊球，大致有以下原因造成，回流溫度低，PCB翹曲或PBGA的塑料基板變形，還有可能是由于SMT加工印刷缺陷造成的。

X射線檢測對簡單和明顯的缺陷，如橋接、短路、缺球等的定義已經(jīng)很清楚，但對于虛焊、冷焊等復(fù)雜和不明顯缺陷沒有更多深入的定義。雙面板上密集的組裝元件常常導(dǎo)致陰影。雖然X射線頭和被測工件的工作臺設(shè)計為旋轉(zhuǎn)式，

可以從不同角度進行檢測，但有時效果不明顯。為了有效地判斷復(fù)雜和不明顯缺陷，有的設(shè)備制造商開發(fā)了“信號確認”軟件。例如，根據(jù)回流焊后X-光圖形中焊球的尺寸改變及均勻一致性來評估和判斷X-光圖像的真正含義。下面介紹如何根據(jù)BGA、CSP回流焊工藝過程中三個階段焊球直徑的變化和X-光圖像的均勻性來判斷某些焊接缺陷。

（1）63Sn-37Pb焊料回流焊工藝過程中，三個階段焊球直徑的變化(如圖所示)

A階段（150℃例熱階段、焊球未熔化），BGA站立高度等于焊球高度。

B階段（開始塌陷階段或稱一次下沉），當(dāng)溫度上升到183℃時，焊球開始熔化，進入塌陷

階段，此時焊球的站立高度降至初始焊球高度的80％

C階段（最后塌陷階段或稱二次下沉），當(dāng)溫度上升到230℃時，焊球充分熔化，并與焊膏熔在一起，在焊球上、下兩個界面形成結(jié)合層，此時焊球的站立高度降至初始焊球高度的50％，X光圖上球的直徑增至17%，導(dǎo)致突出面積增加37%。

（2）X光圖像的均勻一致

如果所有球的X光圖像均勻一致，圓形面積等于球面積或在10％～15％的范圍內(nèi)變化，則這種情況非常好，在回流焊中沒有缺陷，稱做“均勻一致”，在使用X光檢查中，均勻性對于迅速判定BGA焊接質(zhì)量提供了最首要的特性，從垂直的角度檢測，BGA焊球是有規(guī)則的黑色圓點。橋接、不充分焊接或者過度焊接、焊料濺散、沒有對正和氣泡都能夠很快地檢查出來。

虛焊的檢查是通過一定的原理分析出來的。當(dāng)X射線傾斜一定角度觀察BGA時，焊接良好的焊球由于會發(fā)生二次場塌，而不再是一個球形的投影，而是一個拖尾的形狀。如果焊接后BGA焊球的X射線投影仍然是一個圓形的話，說明這個球根本沒有發(fā)生焊接而坍場，這樣就可以推定該焊點是虛的，或是開路的結(jié)構(gòu)。從圖上可以觀察到仍然是球形的焊球是開路的焊點。

X射線還可以應(yīng)用于印制電路基板、元器件封裝、連接器、焊點的內(nèi)部損傷等檢測。lw