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为什么用红墨水试验检测BGA焊接情况?如何对结果预判!

2021-03-02  浏览量:38

 

面对流焊、分板、在线测试、功能测试、成品组装等,由于热应力或机械应力作用下可能导致BGA封装元件焊点断裂或焊接不良等此类问题,我们检测的手段有很多。但为什么红墨水试验能持续活跃在焊接质量检测分析的舞台上?它的独到之处是什么?

 

在焊接质量检测方面X-ray 与切片分析的缺陷

 

1. X-Ray无法清晰地呈现缺陷特征,对断裂这种细微缺陷或是不完全润湿更是束手无策;

2. 切片分析由于只能观察表征到某个截面局部细微的缺陷,所以会需要较长的时间去处理。

 

红墨水的优势

 

1. 红墨水试验能够真实、可靠的给出焊点裂缝的三维分布情况,为电子组装焊接质量的检验提供有效的分析手段。

2. 红墨水试验更便于SMT工艺制造者和失效分析工程师了解产品的不良现象,为后续焊接工艺参数的调整提供参考,还能为寻找产品失效原因,理清责任等提供可靠的证据。

3. 红墨水试验为破坏性试验,常被运用在电子电路板组装(PCB Assembly)的表面贴著技术(SMT)上,对于已经无法经由其他非破坏性方法检查出问题的电路板使用尤佳。

4. 红墨水试验较之其他检测方法的成本更低,操作也更简单、快捷。

 

因此,红墨水试验适用于验证印刷电路板上BGA及IC的焊接情况。通过观察、分析PCB及IC组件的焊点染色情况,从而对焊接开裂情况进行判定。

 

虽说红墨水试验对于大师们都很熟悉了,那么本着先基础后拓展的原则我们来普及一下红墨水试验的基础要点,最后与大家介绍我们美信检测实验室技术工程师对于红墨水试验结果的预判思路。

 

红墨水试验定义

 

红墨水试验,又叫染色试验,是一种常用的电子组装焊接质量的分析手段,可以考察电子零件的焊接工艺是否存在虚焊,假焊,裂缝等瑕疵。

 

染色试验的原理是利用液体的渗透性。将焊点置于红色染剂中,让染料渗入焊点裂纹,干燥后将焊点强行分离,通过观察开裂处界面颜色状态来判断焊点是否断裂。

 

红墨水试验方法

 

简单来说,分为五步:切割 → 渗透 → 烘干 → 分离 → 观察 (以下图片来源于互联网)

 

“渗透”示图

 

“烘干”示图

 

“分离”示图

 

“观察”图示

 

典型应用案例解析

 

一般的BGA,其焊球的两端应该分别连接电路板焊盘及元件本体,通过染色试验,如果在原本应该是焊接完好的断面出现了红色染料,则表示这个焊点有断裂现象。

 

通常BGA焊点的断裂模式如下图所示:

 

断裂面积分析描述:

 

案例1:焊点开裂、虚焊现象。

 

案例2:焊锡残留,枕头效应。

 

案例3:焊脚裂纹及孔洞现象。

 

以上案例中的结果是怎样进行分析判定的呢?美信检测实验室的检测技术工程师凭借专业的理论知识能力和丰富的检测经验进行了准确的判定及分析,下面小编将他们的分析思路进行总结分享:

 

如何对红墨水试验的结果进行判定?

 

1. 假如断裂发生在锡球与BGA载板之间,要继续检查BGA载板的焊盘有无剥离现象,红墨水是否进入到焊垫剥离处,如果有,这可能关系到问题可能来自BGA载板的品质问题或BGA载板的焊盘强度不足以负荷外部应力所造成问题的责任归属。

2. 假如断裂发生在锡球与PCB之间,要继续检查PCB焊盘有无剥离现象,红墨水是否进入到焊垫剥离处,如果没有,则可能是NWO问题,但是要继续观察断面的形状及粗糙度,如果焊垫剥离且红墨水进入剥离处,则问题可能来自PCB板厂的品质或是PCB本身的焊盘强度就不足以负荷外部应力所造成的开裂。

3. 假如断裂发生在BGA锡球的中间,要继续观察其断面为圆弧面、光滑面、粗糙面、平面,如果是光滑的圆弧面,就有可能是HIP,相反的就比较偏向外部应力引起的开裂。

4. 假如是NWO及HIP则偏向制程问题,这类问题通常是因为PCB板材或是BGA载板过reflow高温时变形所引起,但变形量也关系到产品的设计,PCB上的铜箔布线不均匀或太薄时会比较容易造成变形。其次是焊锡镀层氧化。

 

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