「Red Dye Penetration Test(渗透染红试验)」又称「红墨水实验」，也有人称「Dye and Pry」意思是染色后将之翘起，是检验电子零件的表面贴着技术(SMT)有无空焊或是断裂(crack)的一种技术。这是一种破怀性的实验，通常被运用于电子电路板组装(PCB Assembly)的表面贴着技术(SMT)上，可以帮助工程师们检查电子零件焊接是否有瑕疵。
因为Red-Dye是一种破坏性检验，一般仅会被应用于已经无法经由其他非破坏性方法检查出问题的组装电路板上，而且几乎都只应用在分析BGA(Ball Grid Array)或LGA封装的IC，因为BGA及LGA的焊点都在零件本体下方，无法经由直观的光学仪器来检查并判断其焊锡性是否良好。
近年来【3D CT X-Ray】逐渐成熟，有机会用X-Ray光学检查出焊锡破裂问题，但还是欠缺解析度，而且扫描时间过长，仍然有待进一步提昇效能与能力。
做Red-Dye检验通常是为了可以更进一步瞭解产品焊接的不良现象，以作为后续生产的品质改善参考，或是为了釐清责任时使用。
红墨水实验的观念澄清：
首先要先认清红墨水测试的目的在使用红色染剂渗透裂缝的特性来寻找BGA锡球破裂或枕头效应之问题。
锡膏在经过加热焊锡后会有一层助焊剂残留于BGA锡球的周围，虽然很多人不一定看得见这层助焊剂，但它就是存在，如果是水洗锡膏与制程，助焊剂可能会被水洗清除，但现在几乎都已改为免洗制程，所以一定会有助焊剂残留。
这些助焊剂如果没有被清除就有可能阻碍红墨水渗透进BGA锡球焊接裂缝，所以如何有效清除锡球周围的助焊剂就变得非常重要，BGA的尺寸越大或锡球间的间距(pitch)越小，就越要留意助焊剂清除不干净的问题，一般会建议浸泡溶剂一段时间后再使用超音波震盪来清洗。
开始染红测试时，一般建议水平摆放后将红药水点在BGA本体边缘的相邻两侧进行Ｌ型的路径涂药水，让药水自动渗透进BGA本体下方，并自然流出没有涂药水的另外两侧，这样可以有效的让药水完全渗透到BGA底下的所有角落，也可以有效避免阴影效应或包风现象，不建议垂直立起PCBA来加速红墨水渗透，如果要一劳永逸阴影效应及气泡问题，也可以考虑将整片板子放入红墨水中再用超音波震盪让红墨水完全渗透，或是抽真空。
自己土法炼钢做红墨水测试的方法
其作业方法是先用溶剂清除BGA本体底下的助焊剂，这点很重要，也是许多新手容易忽略的步骤。
然后再利用具有适当黏稠度的红药水(红墨水)注射到被怀疑有焊锡不良的BGA零件或是CSP(Chip Scale Package)封装底下，注射时建议把板子稍微倾斜一点点，只从一端（建议是直角处）开始将红墨水慢慢注入，以避免气泡产生造成红墨水渗透不足，一定要持续注射直到零件的四週都充满了红墨水才算初步完成，确认红药水已经完全渗透到BGA底部，建议可以多注射一点而不要少注射。
注射后水平静置一段时间或烘烤，待红药水干了以后，用工具将BGA从电路板(PCB)上直接剥离，切忌最好不要破坏BGA本体。一般如果是自己土法炼钢的会拿一把一字起子将BGA撬起，较严谨的作业应该使用AB胶环氧树脂黏着在BGA本体上，然后用拉拔机器将BGA硬拔下来。
请要注意：加热烘烤时温度不可超过焊锡重新熔融的温度。
188金宝搏苹果下载 觉得这个方法其实还蛮像一般水电或管线工人抓漏的道理，先倒一些有明显颜色的溶剂，然后看看那边的水有颜色就可以抓到漏水渗漏的地方。
严谨实验室做红墨水测试的方法
较专业的红墨水实验方法，应该要把组装电路板上怀疑有焊接(solder)问题的地方切割下来，使用溶剂清除助焊剂，然后再将其整个浸泡到红药水当中，如果板子不大，也可以整块板子放到红药水中，再放入超音波振盪机(Ultrasonic cleaner)内震盪一段时间，让红药水可以确实均匀地渗透到所有的裂缝深处，然后再取出烘烤，烘烤的目的只是要烘干红药水而已，所以不需要使用太高的温度，然后把待测样品夹到治具中，将 BGA 本体从电路板上拉离，然后用高倍显微镜观察其染色程度。
现在的方式大多不再使用超音波振盪，因为担心把原本还没断裂的焊锡震断掉，所以选用的红墨水型号就要特别注意，必须选用可以确实渗透到裂缝中并染色的适当红墨水，另外有网友反馈建议浸泡后最好要抽真空，以确保红墨水可以渗进入到每个缝隙当中。
显微镜下检查焊锡是否有断裂、空焊或其他缺点
观察已经被撬起的电路板焊垫(pads)及IC的焊球(balls)是否有被染红的痕迹，如果有焊接不良，例如裂缝、虚焊、空焊等现象应该都可以看得出来有红药水渗透于锡球断裂面的痕迹。建议要多个角度观察以避免因为光线造成的误判。使用BGA焊点分佈表格来纪录锡球焊点的状态。
红墨水实验的原理是利用液体具有渗透(penetration)的特性，可以渗透到所有的焊锡缝隙来判断焊接是否完好。一般的 BGA IC，其焊球的两端应该都要个别连接到电路板及载板本体，如果在原本应该是焊接的位置出现了红色药水痕迹，就表示这个地方有空隙，也就是有焊接断裂或是其他问题，再由焊接断裂的粗糙表面来判断是原本的焊接不良，或是后天不当使用后所造成的断裂。
一般来说，空焊及焊接不良的焊锡表面会呈现出圆滑状，因为焊锡具有较强的内聚力，但也有例外，比如说氧化或异物污染造成的焊接不良也会形成粗糙面；至于后天断裂的表面则呈现较不规则的尖锐凹凸表面，但是如果是长期使用后断裂者也可能出现光滑表面。
↓下图为 Dye Penetration Test 的结果，可以很明显的看出来左下角有很多颗的 BAG 焊球垫有沾染到红药水，表示这几颗的焊球(balls)有空焊或断裂的情形。
至于红墨水实验的允收标准，请参考另一篇文章：红墨水染红测试分析的允收标准
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清问使用抽真空的方式,使红墨水渗透, 是否有限制时间的多寡, 抽太久是否会影响原本焊接点, 造成后续误判
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wilson,
为何你觉得抽真空会影响焊点？是什么应力影响了焊点？
抽真空会产生应力吗？唯一的机会就是抽真空的过程太快，让气体从液体中逃逸时喷溅撞击焊点，但这种可能性应该很小。
再说，我们所谓的抽真空，也不是真的抽到真空，就是把压力下降到一定程度，让气体可以从液体中逃逸就可以了，过程布要太快，否则就如前面说的会有喷溅的可能，反而会影响红墨水沾染的效果。
红墨水检验会影响焊点几乎都与操作不当有关，当额外应力施加在焊点上就可能恶化原本就裂开的焊点，或是原本没有裂开变成裂开。
个人建议还是找专业的实验室来做会比较好。
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此红墨水实验, 是否适用FPC(flexible printed circuit board), 因我司目前应用之BGA都是(6mm*12mm*0.8mm , ball pitch 0.5mm).
谢谢!!
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Jerry,
建议你询问红墨水的厂商，以得到最好的答案，文章只是介绍红墨水的制程，关于该使用何种红墨水，个人并没有研究。
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Dry & Pry 测试过程中，将样品切割后，需使用清洁助焊剂，清理样品，我有前辈说可以用异丙醇清，有人说不行，请问2种的差异是?
那有更好的清洁助焊剂?
清洁助焊剂又是什么?
谢谢
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Chris,
先想看看为何Red-Dye前要清除助焊剂？
因为助焊剂会阻挡红墨水的渗透，助焊剂务必要清除干净。
那异丙醇能不能完全清除BGA底下的助焊剂呢？答案似乎是否定的，异丙醇可以软化助焊剂，但是却无法百分百完全清除助焊剂，市面上有专门给Red-Dye用来清除助焊剂的溶剂，找一下乐泰应该有，其实网路上找一下还是有很多大厂的溶剂是设计给Red-Dye用的。
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1.请问染色除了用红色的墨水外,还有用其它什么颜色的墨水呢?
2.为什么要用红色的墨水,红色的墨水和拔起的BGA PAD颜色很相近~~?
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Joyce,
红色是最醒目的颜色了，你觉得哪种颜色较适合？锡球是银色的，染红之后可以很抢眼。
会把锡球与焊垫拔起的颜色混在一起应该是照相显色技术的问题。
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有前辈建议泡红墨水之后是当给予抽真空，这样有助于墨水渗透排出气泡。可以参考看看。
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Bryon,
抽真空设备的费用不便宜，所以最好是找到一款好用的墨水。
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熊大!!关于文章中有部分说明我觉得有些问题
“较专业的方法应该要把电路板上怀疑有焊接(solder)问题的地方切割下来”
建议是整块板子下去染会比较好一点,
因为在切割的过程中若是因为震动造成锡裂,导致dye stain的结果fail
这会非常难以解释在生产过程中到底是哪里出了问题
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Ewew;
这其实就跟切片到道理是一样的，切片也必须把板子有问题的地方切下来才能做更精密的研磨，因为一般的实验里无法使用太大的容器来盛装红墨水，而且如果真的把整片板子拿下去容器全不染红好了，有可能也会因会其他零件的阻碍而造成染红失败，所以重点就是如何在切割的过程中不去破坏原来的结构，致造成后续的误判，高速切割机并使用缓冲软垫来减少切割时的振动都有其必要…
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BGA viod最大允收标准是<25%(指占球体积)
这个标准好像源于美国的一个行业协会订立的标准
还是几年前看到的，现在找不到当时的资料了
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志浩;
这份资料就是 IPC-7095B。
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Dear 188金宝搏苹果下载 前辈,
想请教一下如果把IC拔起后发现断裂的锡球断裂面仅一部分有红墨水，剩下的部分没有染到红墨水，请问这样允收吗?因为这颗锡球照道理说还是有导通，只是有一部分断裂，但应该不会对IC的funciton造成影响，不知道这样在红墨水测验的标准下算是允收还是不允收?麻烦前辈给予指教，谢谢!!
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Lionel;
红墨水的运收表准可以参考这一篇文章，//m.letratesoro.com/2012/01/penetration-accept-criteria/，但新的标准好像已经统一BGA气泡为25%最大了。看来我得找时间在整理一下文章。
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想请教您关于Red Dye Penetration Test(渗透染红试验)
所用的红药水(红墨水)是那一种厂牌型号的?黏稠度…等等?
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CC;
这个只要找有提供胶的大厂应该有才对，相关的黏度及烘烤方式也都可以问供应商。
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前辈,了解,感激…最近送了两个板子出去,一家打件完全没有渗透,另外一家就四个等级都有…打件厂的品质好坏应该上下立见…..
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前辈,想要请教一下,我们近期有把PCB送到SGS进行红墨水分析,可否知道红墨水业界是否有一个判定的标准或者至少的规范?因为看报告中,把渗透比例分为四个标准,然后记录每个标准内共有几个PAD发生,但没有判定标准,可否请教,感激
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快乐海蟑螂;
一般也是根据 IPC-7095 7.4.1.6BGA 来判断孔洞的允收标准，孔洞的标准可以参考这篇文章的最下方处 //m.letratesoro.com/2010/08/bga-solder-skip-identification/ ，
另外也会有人自行定义超过 25%就判定不良。
就我的了解并没有很清楚的规范。
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Ocean;
零件会掉落一定是从最脆弱的地方掉落，会断裂于IMC表示有应力施加于Connector之上，而且经过一定时间后IMC的强度无法持续负荷这个应力，最后发生断裂，就我的瞭解IMC几乎都是整个焊接过程中会脆弱的地方，要不你可以跟客户讨论看看，假设断裂一定会发生，那应该发生在那一层？
另外，反过头来我们也得追究看看IMC层有否问题，你可以试着量测看看IMC层的生成厚度是否介于1~3um之间，如果太薄与就不好了，另外也要注意IMC层是否有逸散离开了原本位置的趋势，分崩离析的 IMC层无助焊接强度。
至于把Connector与BGA的推力做比较，也不是不可以啦，但前提是以面积来比较，而不是用零件数来比较，多少个锡球会有多少焊接面积对比多少只Connector会有多少焊接面积来做比较才笔合理。推一个零件5Kg无法说明什么，而应该比较单位面积成受了多少力量。
以上纯粹是个人意见～
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Dear 188金宝搏苹果下载 ：
感谢您的回覆, 基本上我也是对客户这样解释的。
但即使已经看出IMC层生成了, 还是被质疑焊接强度不足(推力实验有5KG以上), 要求我们依BGA的推力实验方法来分析CONN锡裂的Defect Mode, 用以解释为何锡裂发生在焊锡与PCB Pad间的IMC层而非其他界面…
看来也只能Nike了….Just do it!
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Dear 188金宝搏苹果下载 :
首先对您的专业及乐于分享的精神表达无上敬意!!
想请问您, 这种红渗透实验是否适用于Conn这种零件呢?
另外, 破裂的Defect Mode是否能从断面位于不同层(PCB Pad-IMC-Sn层-IMC-Comp. Pad)来判断呢?
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Ocean;
这真是一个好问题，首先我个人认为如果你要检查Connector有无裂缝，只要使用高被显微镜即可看出有无细小的crack，你不需要用到这种染红试验，何况染红试验还会污染断裂的表面，增加真因判断的困难度。
其次 Defect Mode 应该可以由断裂面来判断原因，如果零件与 PCB 之间有生成一定的IMC，那就可以判断融锡焊接正常，也就是说reflow profile应该是正确的执行，不论是 PCB Pad-IMC 或 Comp-IMC，只是这些都必需要作切片才可以判断。
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