X射線檢測在BGA焊接中的應用

    X射線檢測常用設備是X射線實時成像系統，該設備分為二維成像和3D斷層掃描兩類。其原理都是利用X射線穿透被測樣品后，被圖像接收器接收后轉化為圖像信號，圖像表現出明顯的灰度對比。圖像中灰度大的區域表明X光能量衰減多，說明該區域材料厚或材料原子序數大。二維成像觀察到的是被測件的俯視圖，它具有成像快的優點。圖1為正常BGA焊球二維X射線圖，圖片中黑色圓為BGA焊球。因為焊球成分為錫合金，所以吸收X光多，相對于周邊材料灰度大。三維斷層掃描是利用設備中機械裝置旋轉，從各個角度對樣品進行掃描，通過軟件分析處理，形成被測樣品三維形貌。這種測試方式能更真實和清晰地反映被測樣品內部的真實狀態，但是掃描時間長，測試成本高。

　　BGA器件常常有數百粒焊球，并且可能同時具有多種焊接缺陷。檢測既不能漏掉某類缺陷又要兼顧效率，工程經驗和合理的檢測流程十分重要。BGA焊接質量的X射線檢測流程，先通過二維X射線檢測BGA焊接，再根據檢測結果分析是否需要進行3D斷層掃描。二維X射線檢測應采用五點檢測法：著重檢測器件四周及中心五點，快速檢測其他區域。如果BGA焊球形狀（正常為圓形）、大小和灰度都無異常，那么可不進行3D斷層掃描檢測；若存在焊球大小異常、形狀異常、空洞較大和邊界模糊等，則需要對這些焊球進行3D掃描。

　　BGA焊接質量包括焊球連焊、焊球丟失、焊球移位、焊球空洞、虛焊和枕頭效應。這些缺陷都會影響電路的可靠性，有些是立即表現出來，如焊球連焊會形成短路；而有些則在使用中表現出來，比如枕頭效應在使用中焊球易在枕頭處斷裂形成虛焊。即時表現的缺陷我們通過一些檢測比較容易排查，而非即時表現的缺陷對電子系統危害更大，則更應該加強檢測及時排查。