用2D的X-Ray實例演練檢查BGA空焊問題

這是一張CPU的BGA經過Reflow以後失效的X-Ray照片,因為苦主說這顆BGA不能作動,但是只要用手壓在CPU的上面就可以恢復正常運作。因為沒有實際看到產品,但是從整體描述來看應該是典型的BGA空焊問題,看倌門是否可以從上面的X-Ray照片中看出錫球有何問題呢?

這是一張MCU的BGA經過Reflow以後失效的X-Ray照片,因為苦主說這顆BGA無法作動,但是只要用手壓在MCU的上面就可以恢復正常運作。因為工作熊並沒有實際看到不良的產品,所以只能憑照片來推斷,只是從苦主的整體描述看來,這應該是典型的BGA空焊問題,看倌門是否可以從上面的X-Ray照片中看出錫球有何問題呢?

檢查這種BGA錫球2D的X-Ray照片,原則上就是在檢查其BGA球形的大小及形狀,如果有發現過大或過小的錫球或是呈現出不規則圓形的錫球,就可能是有問題的焊點,所以工作熊強烈建議一定要有對照組,也就是要有一個良品與一個不良品BGA的X-Ray照片,這樣比較能夠判斷BGA的球形是否真的沒有問題,建議可以先參考【如何由X-Ray來判斷BGA有否空焊】一文,了解一下BGA空焊的兩大原因。

不過還是必須鄭重說明一下,2D的X-Ray還是無法完全判斷出BGA焊錫問題,比如說錫球大小差異不大的HIP一般還是無法由2D的X-Ray檢查出來,建議還是要有2.5D這種可以傾斜角度的X-Ray,或是5DX的X-Ray掃描才比較能看出BGA吃錫的詳細狀況。

下面這張X-Ray照片來自同一批電路板組裝的樣品,老實說這片板子也是失效板,但是焊接的問題相對比較輕微。工作熊會建議您以這張X-Ray當良品,並拿它來比較文章最上面的第一張X-Ray圖片,看看你能找出多少個有問題的錫球焊點?
Top_View_Whole

以這塊板子的設計來說,所有Via-in-pad都有做填孔鍍銅的作業,所以原則上並不存在導通孔偷錫造成少錫的問題。另外錫球的氣泡問題也還好,並沒有看到有什麼特別大的氣泡。

所以唯一的問題應該就是錫膏印刷量、錫膏印刷精確度、Reflow溫度曲線、防焊是否偏移以及有否板彎板翹造成HIP(枕頭效應)的問題。

相關閱讀:回流焊的溫度曲線 Reflow Profile

工作熊個人以為,錫膏量及其印刷精度可能是造成這片板子BGA失效的重要原因,觀察失效BGA的X-Ray照片,可以發現許多直徑變大的錫球旁邊,總伴隨著直徑變得特別小的錫球,這意味著,在融錫的過程中直徑變大的錫球把錫膏從直徑比較小的錫球搶了過去,所以才造成有些錫球顯得特別大,有些錫球則顯得特別小,可以比對良品板,來確認相對位置的錫球大小是否一致。

另外,在BGA四個角落的錫球似乎有變形的現象發生,這有可能是融錫時相鄰錫球互相拉扯錫膏,或是底下防焊印刷偏移造成焊墊未能呈現出該有的圓形,亦或是HIP所造成的錫球扭曲現象有關。

相關閱讀:電路板的防焊層印刷偏移會造成BGA短路嗎?

現在要公佈答案囉!(工作熊後來發現照片放上來之後,還有幾個點有問題的錫球,沒有標示到~糗!你有看到嗎~)

Top_view_Whole_problem。BGA錫球疑似空焊X-Ray照片。

▼左上角的X-Ray照片。Top-Left-problem。BGA錫球疑似空焊X-Ray照片。

▼右上角的X-Ray照片。Top-Right-Problem。BGA錫球疑似空焊X-Ray照片。

▼左下角的X-Ray照片。
Bottom-Left-Problem。BGA錫球疑似空焊X-Ray照片。

▼右下角的X-Ray照片。
Bottom-Right-Problem。BGA錫球疑似空焊X-Ray照片。


延伸閱讀:
用滲透染紅試驗 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫
如何解決BGA錫球的HIP(Head-In-Pillow)虛焊問題
BGA同時空焊及短路可能的原因
如何判斷BGA掉件是SMT工廠製程或是設計問題?

訪客留言內容(Comments)

No comments yet.


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)