|
|
 |
BGA虚焊失效模式可以用X-ray分析检查出来吗？
这些【BGA失效案例的X-ray】照片是某个论坛上面网友贴出来的一组有关BGA失效案例的X-ray照片，这位网友遇到的问题是：组装电路板(PCBA)通电后无法启动，但是，如果用手施加压力按压在BGA晶片上则能启动。这位网友询问大家，能否根据其贴出来的X-ray照片来判断这个BGA失效的原因是什么？能否复制重现失效的模式？因为他们家的客户要求要找到真因，而且，还要求必须根据真因来復现同样的失效模式。(详细内容可以参考文末的YouTube影片)
不知道大家有没有发现，这个案例的问题描述似乎有点似曾相识的感觉啊？有在关心188金宝搏苹果下载 部落格的朋友，应该已经发现了，这个案例与188金宝搏苹果下载 之前写过的短篇小说【解密BGA焊接之谜】有点类似耶！有兴趣的朋友可以到188金宝搏苹果下载 的部落格找来看看，就当作是茶余饭后的消遣。
也许是这位苦主被客户给逼急了，也或许是真因难寻，188金宝搏苹果下载 个人怎么感觉这个论坛的苦主似乎并不是很想把真因找出来，而只想尽快地把问题给处理掉，你没有听错，我说的是「把问题处理掉」，因为这位苦主居然询问有没有什么方法可以用手刷锡膏的方式来复制复制重现不良模式，好给客户一个交代，因为客户有要求啊。
看了一下论坛苦主贴出来的照片，只有X-ray的俯视图，有经验的朋友应该都知道，BGA的锡球焊点位于在本体的下方，正常的情况下是无法经由目视(visual inspection)来检查到的，而一般的X-ray设备虽然可以穿透本体，但是照出来的也只是阴影，而且还只能检查有无短路问题，而无法检查焊点有无空焊或虚焊。所以，在论坛讨论串上面，大家几乎一面倒的指出，这种BGA的失效模式是无法使用2D X-ray看出什么结果的，并建议苦主，应该要使用3D X-ray或拿去做切片(cross-section)，或者是做红墨水染红测试，才能确认真因是否为锡球焊接的品质问题。最后苦主无奈的回覆并表示说，客户不给做切片啊，因为切片是破坏性的检查，一旦做了还找不到答案，证据就没了。
188金宝搏苹果下载 个人是觉得，当遇到无法解决的工程问题时，可以利用特性要因分析图，也就是鱼骨图，或是心智法(mind map)，来罗列出问题发生的可能原因，然后逐步验证排除可能原因来寻找出真因。而不要像无头苍蝇一样乱撞。
如果你对什么是「鱼骨图」有兴趣？或者想知道「如何画鱼骨图」，可以参考188金宝搏苹果下载 做过的这支《品管七大工具：鱼骨图介绍、特性要因分析图(Cause and Effect Analysis)》的影片。
品管七大工具：鱼骨图介绍、特性要因分析图(Cause and Effect Analysis)
根据楼主对BGA失效模式的叙述，188金宝搏苹果下载 觉得最有可能的不良原因有两个：
1. 一个是BGA焊锡破裂，也就是焊锡原本是好的，但因为不明原因而发生了破裂。
这种不良大多会发生在客户端，少部分则会发生在工厂端。所以可以先确认这个BGA不良是在生产工厂就发现的，还是在客户端才发现的。
而这类焊锡破裂也比较偏向是设计的问题，大多是因为焊锡无法承受应力而断裂，而其断裂的位置通常发生在IMC层，这种失效模式的主要原因，通常是PCB遭受外力作用而发生弯曲变形所导致，有可能是终端用户不小心将产品摔落地上，或是其他不可抗因素的碰撞或挤压产品，尤其那些手持装置最容易发生。有兴趣的朋友可以看一下188金宝搏苹果下载 之前做过的一支《BGA发生锡裂一定是焊锡问题吗？锡裂原因与解决方法探讨》的影片。
2. 另外一个可能原因是，双球现象的HIP(Head-in-Pillow)或称之为HoP(Head-on-Pillow)的枕头效应不良，其实也有可能是NWO(Non-Wet-Open)不良。
不管是HIP/HoP/NWO，其发生的原因都大同小异，它们其实都指向BGA锡球在焊接时候发生虚焊或空焊不良。对HIP/HoP/NWO还不是很了解的朋友可以参考188金宝搏苹果下载 写过的这几篇介绍的文章。我就不再赘述了。
而不管是双球现象或IMC破裂问题，其实都很难使用2D的平面X-ray设备检查出来，不过有经验的工程师或许可以透过比较相邻锡球的大小来大致猜测可能出问题的锡球位置，也就是，如果有发现较大或较小的锡球直径，那里就比较有可能是出现焊锡问题的地方，为了确保检查的正确性，最好是再拿一片正常的板子来搭配做对照组。对这个议题有兴趣的朋友也可以参考188金宝搏苹果下载 写过的这篇文章
其实，除了2D X-ray之外，还有一种进阶的2.5D X-ray设备可以使用，它只是比2D X-ray多了一个可以旋转与倾斜不同角度的平台，而HIP这类双球现象则有很大的机会可以透过观察不同角度的锡球阴影形状侦测出来。因为正常的BGA锡球，实际看起来应该是一颗去头去尾的双截平圆球体，透过观察不同倾斜角度的X-ray影像，如果发现有葫芦形腰身的锡球，就有可能是HIP不良，当然也可能发生误判，毕竟X-ray影像就只是阴影图像。而如果看到某颗锡球变形较为严重，则可能是NWO不良。
另外，还有一种称为【3D CT X-ray】的设备，可以做到X-ray扫描的立体成像，算是到目前为止非破坏性检测HIP不良的最好方法，它的成像原理其实与我们在医院做人体全身「CT(电脑断层扫描)」是类似，也就是台语说「钻隧道(碰空)」。透过3D成形的影像，可以让我们很直观的判断，锡球焊接是否有HIP或NWO不良。但如果是IMC层的破裂则不太容易透过3D X-ray来检测出来，而且3D X-ray的扫描很花时间，对那些多脚数的BGA封装，有可能一天也检测不完一颗BGA封装。换个说法，就是3D检查很花钱。
至于切片或是红墨水检测则是最终的破坏性检测，因为一旦做了就破坏现场，当然，切片及红墨水检测可以更直观的告诉我们锡球焊接到底发生了什么事。
几天后，楼主又上来发了另一个帖子，并附上了几张使用光纤仪器侧拍BGA晶片底部锡球的照片，希望大家再帮忙看看是否可以发现锡球焊接的问题。
有经验的朋友应该都知道，使用特殊光纤摄影机(fiber optic camera)的确可以侧拍到BGA晶片底部锡球的照片，但一般大概只能拍到最外面一排的锡球，顶多可以拍到最外面第二排的锡球，再往内就会看不清楚，还得看PCB上面BGA晶片的旁边有无其他零件阻挡光学仪器，有人还会利用镜子的反射来增加观察的视角，否则光纤摄影机一般也只能看到锡球焊接在PCB端的位置，而无法观察到锡球焊接在BGA载板上的焊接面。
大家一看苦主贴上来的新照片，纷纷发表自己的意见，有人说这锡球看起来怎么怪怪的，更多人则说这焊球的表面呈现暗沉、粗糙、不规则纹路、类似豆腐渣、有还有人说怎么看起来有颗粒感、无金属光泽，似乎有冷焊的倾向，是不是回焊的温度没有调好等。
老实说，188金宝搏苹果下载 个人看过这些照片后的结论是，无法确认锡球有没有虚焊，至于是否有HIP双球现象就更别说了，因为看不出来，我们有一份事实说一分话，真看不出来有BGA锡球焊锡问题，只能说锡球的表面真的不太漂亮，也确如网友们说的锡球的表面呈现暗沉、粗糙、有不规则纹路、类似豆腐渣、有颗粒感、无金属光泽，但这不能结论说焊锡品质有问题，只能说焊得不好，疑似可能有虚焊，特别是这张照片的这个位置，但无法直接结论说这样子就是有虚焊问题。
如果可以的话，最好可以把助焊剂洗掉后在用光纤侧拍一次。
如果还是看不出来，在不能做切片或红墨水染色等破坏性检查的情况下，188金宝搏苹果下载 个人建议楼主还是得去找实验室拍【3D X-ray】成像，如果经费有限，建议先拍BGA四个角落的焊接成像，因为HIP不良几乎都会发生在BGA四个角落的位置，因为对角线的距离是最长的，翘曲的力距也是最大的。
这依然是个没有结论的网路论坛案例，所以也只能当作是看图说故事的讨论，跟大家扯扯蛋。
以上是188金宝搏苹果下载 个人的看法，请注意，188金宝搏苹果下载 的分析不一定是最正确的，有意见欢迎大家留言讨论。
YouTube影片：BGA虚焊失效模式可以使用X-ray分析吗？
延伸阅读：
- BGA锡球焊锡性及焊接缺点的几种检查方法
- 这种片式电容偶发焊锡短路不良现象是怎么形成的呢？
- 网友求助问：SMT焊点表面出现一层颗粒状金属球是什么？
- 如何使用[2D X-Ray]来判断BGA有否空焊、虚焊、双球现象？
|
|
访客留言内容（Comments）
访客留言注意事项：
1.首次留言须通过审核后内容才会出现在版面上，请不要重覆留言。
2.留言时请在相关主题文章下留言，与主题不相关的留言将会被视为垃圾留言，请善加利用【搜寻框】寻找相关文章，找不到主题时请在「水平选单」的「留言板」留言。
3. 留言前请先用【搜寻框】寻找相关文章，自己做一点功课后再留言。没有前因后果的内容，188金宝搏苹果下载
不一定会瞭解你在说什么，就更无法回答你的问题。
4. 188金宝搏苹果下载
并非某一方面的专家，所以回答的内容或许会有不正确的地方，服用前还请三思。如果您想询问关于电路板方面的工程问题，请前先参考这篇文章【询问工程问题，请提供足够的资讯以利有效回答】 把自己的问题想清楚了再来询问，并且请提供足够的资讯，这样才能有效回答问题。
5. 188金宝搏苹果下载
每则留言都会看，但不会每则留言都回答，尤其是只有问候之类的内容。
6. 留言询问时请注意您的态度，188金宝搏苹果下载
不是你的「细汉」，更没有拿你的薪水，所以不接受吆喝188金宝搏苹果下载
的态度来回答你的问题。
7. 原则上188金宝搏苹果下载
不接受私下电子邮件、电话、私讯、微信或任何即时通联络。
8. 自2021年7月起Google将停止最新文章电子邮件通知，如果你想随时接收部落格的最新文章可以参考这里。
希望能收到新文章的推送，谢谢。