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[短篇小說]BGA的焊接之謎04：NWO/HIP/切片/紅墨水
亞力士解釋道：「HIP是英文『Head in Pillow』的縮寫，中文一般稱為『枕頭效應』，也有人將之稱為『雙球效應』，因為它的典型現象就是一顆小錫球虛靠放在一顆大錫球的表面上，就像是一個人把頭靠放在枕頭上。其中的枕頭大多來自原來BGA上自帶的錫球，而小球則大多來自SMT製程印刷在PCB上的錫膏，其形成的原因大多是因為PCB或BGA的載板流經回焊區前承受不了高溫而彎曲變形，致使BGA的錫球與PCB上的錫膏分離，等到板子過了回焊區，在焊錫固化逐漸冷卻的過程中變形回復，於是又互相靠放在一起形成了大小球。」
亞力士在Google上搜尋了"Head in Pillow"關鍵字的圖片並展示給約翰看。
亞力士見約翰點頭表示了解後，繼續說：「而NWO則是英文『Non-Wet Open』的縮寫，我們一般稱之為『懸球空焊』，因為它的現象看起來就是一顆錫球懸空或虛靠在PCB的焊墊上，它形成的原因與HIP類似，但是在錫球與PCB的焊墊分離時，原本印刷在PCB焊墊上的錫膏大部分被BGA的錫球給吸走，導致最後大部分的焊錫都跑到了錫球端，而PCB的焊墊上只剩下少量的焊錫。所以你會看到有一顆大大的錫球。」亞力士再次在網路上找"Non-Wet Open"關鍵字的圖片展示給約翰看，不過NWO的照片相對HIP少了很多，看來大多數人比較認識HIP，而不太認識NWO，應該是NWO這種不良比較少吧。
「好吧！那如果X-ray還是看不出問題點呢？你有什麼建議嗎？」：約翰心裡想著「寶寶心裡苦，可是寶寶不說！我不就是想找到BGA焊點接觸不良的真因而已，這些製程的東西看起來跟我一點都不熟啊。」
亞力士：「如果所有的非破壞性檢測都無法找到原因，我們最後還可以做紅墨水染色(red dye pry)或切片(cross-section)，不過這兩種檢測都是破壞性的，做了之後現場就被破壞了，所以，一般我們都會等到所有非破壞性檢驗做完，確認沒有其他檢測要做之後才會做這個動作，所以我才建議先安排2.5D或3D的X-ray檢查。」
「當然，如果你手上相似的不良樣品如果有很多片，你也可以考慮直接做紅墨水染色或切片檢測。」
約翰似乎有些意動地說：「那紅墨水染色與切片有什麼差異及優缺點嗎？」
亞力士解釋說：「嗯～紅墨水染色的優點是操作較為簡便，而且檢驗成本也比較低廉，它的基本操作就是針對有焊錫破裂的零件，尤其是焊點在零件底部的零件灌注顯眼的紅墨水，等烘乾後把整顆BGA零件從PCB上翹起來，我們可以較全面地觀察整顆BGA上所有錫球焊點的狀況，原則上可以觀察到錫球焊接是否有HIP或NWO不良，也可以觀察是否有焊錫破裂及焊墊撕裂的問題，甚至可以讓我們大致看出焊錫是斷裂在零件端(component side)或是PCB端(PCB side)，方便我們判斷是零件的焊接問題，或是SMT的問題。」
亞力士瞧了一眼約翰發現他似乎有點迫不及待了…於是接著說：「先別高興得太早，通常有利就有弊，否則就不會有其他的檢查選項出現了。」
「紅墨水染色的缺點是不夠詳細，也就是所取得的焊點資訊比較簡略，因為它只能讓我們正面觀察焊點，如果破裂是發生在IMC層時則較難判斷IMC長得好不好，也就是較難判定焊錫斷裂究竟是焊接製程問題，還是應力所造成的問題，這點對於我們釐清問題該由製造或設計責任來說很重要。另外，紅墨水檢測也較容易出現操作失誤問題，比如說紅墨水可能因氣泡及陰影效應造成滲透不足，檢測不到位。」
約翰似乎稍微冷靜了一點：「那切片呢？」
亞力士繼續說：「切片的優點是可以詳細且較全面的檢視已確認焊點的整體結構狀況，包含錫球的焊點是否錫裂或HIP缺點，也可以觀察IMC層、PCB焊墊、BGA的substrate焊墊，甚至可以觀察到PCB本身結構是否有問題。請注意，我這裡說的是我們要檢查的焊點，而不是整顆BGA的焊點。」
「所以，切片的缺點是檢查費用比較貴，而且較不適合同時檢視同一顆BGA零件的所有焊點。如果你想直接做切片，一般我們會建議要先量測電路並確認是哪幾顆錫球較可能有問題，這樣切片才能節省時間與金錢，當然如果預算不是問題，你也可以選擇每一顆錫球都做切片。」
約翰沉吟了一下說：「我手上的相同不良的樣品數量有幾片，你建議直接做紅墨水或切片？」
亞力士回說：「你有先量測過可能是哪幾顆BGA的錫球焊接有問題嗎？或是你可以先量看看？」
約翰說：「沒有。」
亞力士說：「那我建議先拿一片不良PCBA做紅墨水染色檢測，先看看BGA的整體焊接情形，如果需要更詳細資訊時再做切片。」
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