2011/02/28 • 没有评论

BGA锡球焊锡性及焊接缺点的几种检查方法

这是一篇整理文，目的给一些刚进入这个电子组装领域的新人一些关于BGA锡球焊性分析的方法，其实这也是论坛上面有人问到的一个题目才写的，或许会与部落格中已经写过的主题有些重复。

BGA的焊锡性检查之所以麻烦，是因为其焊点位于零件本体的下方，使用一般的目视及光学都难以检查得到，所以必须使用一些特殊的检查方法。

一般我们在检查BGA锡球的焊锡好坏时，如果是架桥/短路方面的缺点，通常只要使用X-Ray设备就可以检查得出来（请注意：短路不只会发生在焊锡，BGA本体及PCB内层都可能会有短路的机会）；但如果要检查锡球有否空焊或焊锡破裂的问题，就会比较复杂，X-Ray可能就爱莫能助。

目前业界基本上有三种较常用的方法可以用来检查BGA的焊锡性，分别为使用X-Ray、渗透染红试验(Red Dye Penetration)、切片(micro-section, cross-section)。其中只有X-Ray为非破坏性测试，所以，不管如何，当你想分析BGA的焊锡性前建议你还是要先用X-Ray来检查看看能否看出任何问题，因为这毕竟是非破坏性检查，只有当X-Ray无法判断出问题时才继续採用后面两种的破坏性检验的方法。

其实还有一种方法可用光学仪器来检查BGA的锡球，比如使用显微镜，或是光纤微型摄影机，但由于 BGA 的间距越来越小，再加上光学通常只能检查到 BGA 最外面两排的锡球，其他的就有点爱莫能助，而且还只能检查到PCB端的焊锡而无法检查到零件端的焊锡性，所以基本上我们就不在这里介绍。

下面我们就来谈谈这三种检查BGA的方法：

使用X-Ray检查BGA焊性：

一般的 X-Ray 检查机只能查看到二维(2D)的影像，但二维很难看得出来有否空焊或锡球开裂等问题，因为影像只能看到整颗锡球的形状，但如果锡球里面有过多或过大的气泡，就极有可能会产生断裂的问题，另外如果锡球的外直径比起其他相邻的锡球来得大或小，也有机会造成空焊，但这仅是就经验来判断。详细的方法可以参考下面的文章。

延伸阅读：如何由X-Ray来判断BGA有否空焊

另外，近来有新式的X-Ray检查机，可以作到类似医院电脑断层扫描的立体影像结果，可以呈现出立体的影像并查看有无焊锡上的缺点，但由于这种机器的费用太贵，所以一般的工厂根本不太可能购买这样的设备，比较可行的方式是到外边的实验室去租用这类的X-Ray机器来做初步的检查。如果这种检查就可以查出BGA不良的问题，就不需要再用到后面的破坏性试验。

建议延伸阅读：【3D CT X-Ray】非破坏性立体断层扫描分析PCBA与BGA不良的原理

渗透染红(Red Dye Penetration Test)测试：

这是一种破坏性试验，通常使用在所有的非破坏性检验都无法解的不良板，因为破坏性实验做下去，这片板子及BGA就得报废，而且还可能连原先的证据都可能会被破坏。一般来说染红测试比较能够看到一整颗BGA底下的所有锡球的焊锡现象。

它的理论是使用较明显的红药水填充于整颗BGA底部，利用红药水可以渗透进所有细小裂缝并且残留的特性，然后当 BGA 被从电路板上拔除之后，检查红药水分佈于锡球的状况，判断的时候需要同时检查电路板上的焊垫与BGA零件上面残留的锡球有多少红药水残留，其纪录方法通常採用一张划上表格的图纸，这些表格会与BGA锡球的位置相对应，然后纪录红药水在每颗锡球上的残留现象。详细的资料可以参考下面这篇文章。

延伸阅读：用渗透染红试验 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊锡

电路板切片检查BGA焊性：

这个方法也是破坏性实验，而且比染红测试更费工，它通常需要比较精准的前置作业分析，用电器测试检查缩小范围到是那颗锡球可能有问题，或缩小到局部位置，然后才做切片，你可以暂时想像切片就是拿一把刀子从你认为有问题的地方一刀切下去，切开来的地方就可以详细的检查锡球的剖面结构，甚至是电路板上的线路与节点都可以看得到，有时候问题可能并不是来自BGA的锡球焊接，而是来自电路板的线路问题，使用切片也可以连电路板的问题一起分析。

可是切片的机械动作如果动作太大或是太快（切片加工必须锯开并且研磨），就容易破坏掉原本的BGA与电路板上的线路连接结构，所以必须要非常的小心，一点一点慢慢地磨出想要检查的剖面，而且磨出来的地方还得去除粉尘与特殊显影，否则有些现象不太容易被显微镜观察出来，就因为它的耗时与耗工，所以一般都要送到工厂外面的实验室，由专人做切片。