球栅阵列(bga)封装器件与检测技术、bga器件及其焊点的质量控制、bga中的空洞

球栅阵列(bga)封装器件与检测技术、bga器件及其焊点的质量控制、bga中的空洞内容摘要：

生产 BGA 器件的能力。 究其原因主要是 BGA 器件焊接点的测试相当困难，不容易保证其质量和可靠性。 2 BGA 器件焊接点检测中存在的问题 目前，对以中等规模到大规模采用 BGA 器件进行电子组装的厂商，主要是采用电子测试的方式来筛选 BGA器件的焊接缺陷。 在 BGA器件装配期间控制装配工艺过程质量和鉴别缺陷的其它办法，包括在焊剂漏印 (Paste Screening)上取样测试和使用 X 射线进行装配后的最终检验，以及 对电子测试的结果进行分析。 满足对 BGA 器件电子测试的评定要求是一项极具挑战性的技术，因为在 BGA 器件下面选定溯试点是困难的。 在检查和鉴别 BGA器件的缺陷方面，电子测试通常是无能为力的，这在很大程度上增加了用于排除缺陷和返修时的费用支出。 据一家国际一流的计算机制造商反映，从印刷电路板装配线上剔除的所有 BGA 器件中的 50％以上，采用电子测试方式对其进行测试是失败的，它们实际上并不存在缺陷，因而也就不应该被剔除掉。 电子测试不能够确定是否是 BGA 器件引起了测试的失效，但是它们却因此而被剔除掉。 对其相关界 面的仔细研究能够减少测试点和提高测试的准确性，但是这要求增加管芯级电路以提供所需的测试电路。 在检测 BGA 器件缺陷过程中，电子测试仅能确认在 BGA 连接时，判断导电电流是通还是断 ?如果辅助于非物理焊接点测试，将有助于组装工艺过程的改善和 SPC(Statistical Process Control 统计工艺控制 )。 BGA 器件的组装是一种基本的物理连接工艺过程。 为了能够确定和控制这样一种工艺过程的质量，要求了解和测试影响其长期工作可靠性的物理因素，例如：焊料量、导线与焊盘的定位情况，以及润湿性，否则试 图单单基于电子测试所产生的结果进行修改，令人格忧。 3 BGA 器件检测方式的探索 测试 BGA 器件连接点的物理特性和确定如何才能始终如一地在装配工艺过程中形成可靠连接的能力，在开始进行工艺过程研究期间显得特别的重要。 这些测试所提供的反馈信息影响到每个工艺过程的调整，或者要变动焊接点的参数。 物理测试能够表明焊剂漏印的变化情况，以及 BGA 器件连接点在整个再流工艺过程中的情况，也可以表明在一块板上所有 BGA 的情况，以及从一块板到另一块板的 BGA 情况。 举例来说，在再流焊接期间，极度的环境湿度伴随着冷却 时间的变化，将在 BGA 焊接点的空隙数量和尺寸大小上迅速反映出来。 在 BGA 器件生产好以后，大量的测试对于组装过程控制而言仍然是关键，但是可以考虑降低检查的深入程度。 可以用于对整个 BGA 器件组装工艺过程进行精确测量和质量检测的检验设备非常少，自动化的激光检测设备能够在元器件贴装前测试焊剂的涂覆情况，但是它们的速度缓慢，不能用来检验 BGA 器件焊接点的再流焊接质量。 目前许多生产厂商用于分析电子测试结果的 X 射线设备，也存在能否测试 BGA 器件焊接点再流焊特性的问题。 采用 X 射线装置，在焊盘层焊料的图象是 “阴影 ”，这是由于在焊接点焊料处在它上方的缘故。 在不可拆 (noncollapsible) BGA 器件中，由于前置焊球的缘故，也会出现 “阴影 ”现象。 例如：当 BGA 中接触点升浮在印刷电路板焊盘的上方，产生断路现象时，由于前面的前置焊球使得确定这一现象显得非常困难。 这是由于焊料或者前置焊球所引发的 “阴影 ”效果限制了 X 射线设备的检测工作，使之仅能粗略地反映 BGA 的工艺过 程缺陷，例如：桥接现象。 同时也影响到检测边缘部份的工艺缺陷，像焊料不足，或者由于污染引起的断路现象。 仅有横截面 X 射线检测技术，例如 :X 射线分层法，能够克服上述条件的制约。 横截面 X 射线检测技术具有能够查出隐藏的焊接点缺陷的能力，通过对焊盘层焊接点的聚焦，能够揭示出 BGA 焊接点的连接情况。 在同样的情况下，采用 X 射线设各所获得的图像中，实际情况可能被隐藏掉了，从而不能够反映出真实的情况。 焊料的数量以及它在连接点的分布情况，通过在 BGA 连接点的二个或更多个不同的高度 (例如：在印制电路板焊盘接触面，在元 器件接触面，或者在元器件和印刷电路板之间的一半高度 )所产生的横截面图像或者 “水平切片 ”予以直接测量，再结合同类 BGA 连接点的多次切片测量，能够有效地提供三维测试，可以在对 BGA 连接点不进行物理横截面 *作的情况下进行检测。 根据 BGA 连接点的常规结构，在每个横截面 X 射线图像 “切片 ”内，具体连接点的特征被进行分离并予于以测量，从而提供定量的统计工艺控制 (SPC)测量， SPC 测量能够用于追踪过程偏移，以及将其特征归入对应的缺陷范畴。 如图 1 所示，超过三个图像切片就能够获得不可拆 BGA 的焊接点情况，在图 1 中 “印刷电路权焊料切片 ”中心定位于印刷电路板焊盘界面上，低共熔点焊料焊接轮廓内， “焊料球切片 ”中心定位引线焊球(lead solder ball)内， “元器件焊盘切片 ”中心定位于元器件界面的低共熔点焊料焊接轮廓线内。 可拆卸 BGA 焊接点，通过两个或者更少的图像 “切片 ”就可以反映其全部特征，图像 “切片 ”中心可以定价于印刷电路板的焊盘界面处，也可以是在元器件界面处或者仅仅是在元器件和印刷电路板之间的一半位置处。 通过 X 射线分层法切片，在 BGA 焊接点处可以获取如下四个基本的物理超试参数： ① 焊接点中心的位置 焊接点中心在不同图像切片中的相对位置，表明元器件在印刷电路扳焊盘上的定位情况。 ② 焊接点半径 焊接点半径测量表明在特定层面上焊接点中焊料的相应数量，在焊盘层的半径测量表明在 焊剂漏印 (PasteScreening)工艺过程中以及因焊盘污染所产生的任何变化，在球层 (ball le。