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BGA錫球焊錫性及焊接缺點的幾種檢查方法
這是一篇整理文，目的給一些剛進入電子組裝領域的新人一些關於BGA錫球焊性分析的方法，其實這也是工作熊在網路論壇上看到有人問到這麼一個題目才寫的，或許會與部落格中已經寫過的主題有些重複。
BGA的焊錫性檢查之所以麻煩，是因為其焊點位於零件本體的下方，難以使用一般的目視及光學來檢查，所以必須使用一些特殊的檢查方法。
一般我們在檢查BGA錫球的焊錫好壞時，如果是架橋/短路方面的缺點，通常只要使用X-Ray設備就可以檢查得出來（請注意：短路不只會發生在焊錫，BGA本體及PCB內層都可能會有短路的機會）；但如果要檢查錫球有否空焊或焊錫破裂的問題，就會比較複雜，這時候X-Ray可能就愛莫能助了。
目前業界基本上有三種較常使用的方法可以用來檢查BGA的焊錫性，分別為使用X-Ray、滲透染紅試驗(Red Dye Penetration)、切片(micro-section, cross-section)。其中只有X-Ray為非破壞性測試，所以，不管如何，當你想分析BGA的焊錫性前，建議你還是要先用X-Ray來檢查看看能否看出任何問題，就算只有端睨也好，因為這畢竟是非破壞性檢查，只有當X-Ray無法判斷出問題時才繼續採用後面兩種的破壞性檢驗的方法。
其實，還有一種方法，就是使用光學儀器來檢查BGA的錫球，比如使用顯微鏡，或是光纖微型攝影機，但由於 BGA 的間距越來越小，再加上光纖通常只能檢查到 BGA 最外面兩排的錫球，其他的就有點愛莫能助，而且還只能檢查到PCB端的焊錫而無法檢查到零件端的焊錫性，有些情況下可以借助鏡子反射來檢查到BGA端的焊點，但由於BGA周圍的零件越來越多，也越來越近，使其檢查更佳的困，然所以基本上我們就不在這裡介紹。
下面我們就來談談這三種檢查BGA的方法：
使用X-Ray檢查BGA焊性：
一般的 X-Ray 檢查機只能查看到二維(2D)俯視圖的影像，但二維圖真的很難看得出BGA有否空焊或錫球開裂等問題，因為影像只能看到整顆錫球的形狀，但二維(2D)X-Ray還是有其優點的，首先是設備比較便宜，其次，使用X-Ray來檢查短路或是錫球氣泡還是很好用的，錫球裡如果有過多或過大的氣泡，就極有可能會產生斷裂的問題，影像信賴性，而且只要稍加點錢，還可以把設備升級為2.5D，將產品傾斜不同角度來檢查焊點，這樣我們就可以輕鬆的檢查BGA是否有HIP/HoP這類虛焊問題。如果你是老手，也可以藉由檢查比對BGA錫球的外直徑是否一致來推敲是否可能有焊接問題，當某顆錫球的直徑比起其他相鄰的錫球來得大或小時，就有可能是空焊，但這僅是就經驗來判斷。詳細的方法可以參考下面的文章。
延伸閱讀：如何由X-Ray來判斷BGA有否空焊
另外，近來業界有新式的X-Ray檢查機推出，可以作到類似醫院電腦斷層掃描(CT)的立體影像結果，可以呈現出立體的影像幫助我們查看有無焊錫上的缺點，但由於這種機器的費用較貴，所以一般的組裝工廠根本不太可能購買這樣的設備，比較可行的方式是到外邊的實驗室去租用這類的3D CT X-Ray機器來做初步的檢查。如果使用這種設備就可以查出BGA焊接不良的問題，那就不需要再用到後面的破壞性試驗了。
滲透染紅(Red Dye Penetration Test)測試：
這是一種破壞性試驗， 通常使用在所有的非破壞性檢驗都無法解的不良板，因為破壞性實驗一旦做下去，這片板子及BGA就得報廢，而且還可能連原先的證據都可能會被破壞。一般來說染紅測試比較能夠看到一整顆BGA底下的所有錫球的焊錫現象。
它的理論是使用較明顯的紅藥水填充於整顆BGA底部，利用紅藥水可以滲透進所有細小裂縫並且殘留的特性，烘乾後將 BGA 從電路板上拔除，檢查紅藥水殘留分佈於錫球的狀況，判斷的時候需要同時檢查電路板上的焊墊與BGA零件上面的錫球有多少紅藥水殘留，其紀錄方法通常採用一張劃有表格的圖紙，這些表格會與BGA錫球的位置相對應，然後紀錄紅藥水在每顆錫球上的殘留現象。詳細的資料可以參考下面這篇文章。
延伸閱讀： 用滲透染紅試驗 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫
電路板切片檢查BGA焊性：
這個切片方法也是破壞性實驗，而且比染紅測試更費工，它通常需要比較精準的前置作業分析，先用電性測試檢查來縮小範圍到是那顆錫球可能有問題，或縮小到局部位置，然後才做切片，你可以暫時想像切片就是拿一把刀子從你認為有問題的地方一刀切下去，切開來的地方就可以詳細的檢查錫球的剖面結構，甚至是電路板上的線路與節點都可以看得到，有時候問題可能並不是來自BGA的錫球焊接本身，而是來自電路板的線路問題，切片也可以連電路板的問題一起分析。
可是切片的機械動作如果動作太大或是太快（切片加工必須鋸開並且研磨），就容易破壞掉原本的BGA與電路板上的線路連接結構，所以必須要非常的小心，一點一點慢慢地磨出想要檢查的剖面，而且磨出來的地方還得去除粉塵與特殊顯影，否則有些現象不太容易被顯微鏡觀察出來，就因為它的耗時與耗工，還得要有經驗，所以一般都要送到工廠外面的實驗室，由專人做切片。
延伸閱讀：
- 導通孔在墊(Vias-in-pad)的處理原則
- 如何著手分析市場返修的電子不良品及BGA不良
- PCB不良分析時應該用紅墨水染色或切片的優缺點
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