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BGA焊球虚焊检测情况分析报告人：常江2016.11.7BGA优点占用面积小，高度低散热特性好，芯片工作温度低BGA缺点印制电路板的成本增加焊后检测困难，返修困难对潮湿很敏感一焊接品质优良的BGA焊球（图一）可看到“DarkRing”焊锡膏有良好“wetting”说明：焊锡膏完全熔融并且完全wetting（润湿）电路板，形成“DarkRing”效果。二焊接品质一般的BGA焊球（图二）看不到“DarkRing”焊锡膏没有“wetting”说明：焊球大小正常，说明焊锡膏完全熔融，但看不到“DarkRing”，说明焊锡膏没有wetting（润湿）电路板，所以没有形成“DarkRing”效果。三焊接品质不佳的BGA焊球A焊球明显偏小焊球明显偏小，四周发虚OPEN三焊接品质不佳的BGA焊球B焊球明显偏大，且看不到“DarkRing”焊球明显偏大OPEN一优良焊接质量BGA的判定方法图一图二图一：运用VIEW－X的2D检测，可以明显看到BGA焊球中间有一圈颜色较深的“DarkRing”；表明此BGA焊球的焊接质量非常好。注：图一的“DarkRing”，即图二黄色虚线与红色虚线二者之间的区域图二：黄色虚线与红色虚线之间形成的“DarkRing”区域，是焊锡膏完全熔融后，BGA焊球与PCB的焊盘焊接良好，且焊锡膏对PCB焊盘有良好的“wetting”即润湿效果，而形成的图形效果。BGA本体的焊接环锡球与PAD的焊接环切片分析BGA的Open理论切片分析代表最右侧的锡球焊点NGBGA焊球实际放大观测图Open三、BGA虚焊在2D检测下的表现形式A焊球明显偏小（图三）图三OPEN造成原因：一、印刷问题：1、钢网的孔堵塞，焊锡膏没刷上；2、钢网印刷过程中升起速度太慢，导致焊锡又被钢网带走，PAD上焊锡量不足。二、回流焊问题：1、焊球的焊料流到附近的通孔，也会造成焊锡量不足。2、回流温度曲线不对：焊锡膏质量问题贴片精确度和压力不够三、BGA虚焊在2D检测下的表现形式焊球明显偏大，且看不到“DarkRing”（图四）造成原因：PCB焊盘铜箔喷锡的表面氧化层太厚，对焊锡膏产生拒焊，尽管焊锡膏已完全熔融，但焊锡膏无法润湿PCB的焊盘，导致PCB焊盘上的焊膏与BGA焊球熔融为一体，造成BGA焊球球体变大的现象。图四OPEN三、总结BGA焊球的虚焊现象，在焊球底部与焊盘之间是非常细微的，所以对比度变化很细微。目前市场上亦有运用3D技术的X-RAY，意图是对焊球的虚焊进行直接目视观察。其工作原理为：将探测器倾斜后围绕BGA焊球进行360度旋转，以创造直接目视观察焊球底部与焊盘之间的焊接状况的机会。而由于现代BGA封装技术，对高I/O数的不断要求和发展，也要求BGA焊球之间的间距向更小间距发展。采用3D技术的检测设备，当其探测器在倾斜到一定角度时，焊球与焊球之间因互相遮挡，对BGA内部的焊球底部，因“视线遮挡”已经无法直接观测。而对BGA外部的焊球来说，也可能存在检测限制，即BGA旁边的其他元器件可能对BGA焊球底部造成的“视线遮挡”，从而可能对3D检测效果产生不利影响。即便BGA旁边无其他元器件对焊球造成遮挡时，3D检测手段亦只能对BGA焊球的外侧进行局部观察，这仍然是因为BGA焊球之间因微小间距而造成的“视线遮挡”。所以3D检测虚焊，理论上是以通过直接的目视观察，以提高“虚焊”检测的直观性，而实际操作中也存在着一定的局限性。同时，3D检测手段除了上述的检测覆盖范围的局限性外，检测方法与手段太耗时，无法满足制造厂商日益高密度、高速度的生产需求，也是突出的问题，同时制造厂商还必须应对设备高投资，高维护成本的风险。