CN106226643B - Bga、csp类芯片球形焊点的虚焊检查及判断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查及判断方法，检查方法为：准备一台具有倾斜照射功能的X光透视检查设备；打开设备门将待检查的电路板放入设备载物台上；打开射线发生装置，并将待检查部位移动到射线下；再将设备参数设置如下：管电压为90KV，管电流为110μA，滤镜为高通1，伽马值保持为1不变，亮度为3296，对比度为1447，倾斜角度调整为30°，找到目标后，将放大倍数调至最大；在倾斜X光照射下区分上下焊盘成像轮廓以及锡球本体成像轮廓。本发明避免了金相切片和电镜能谱方法造成的不可逆转的破坏性，增加了非破坏性检查BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊的功能，且该方法操作简单，判断准确度高。

Description

BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查及判断方法
技术领域
本发明涉及锡焊焊点质量检测技术领域，具体的说是BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查及判断方法。
背景技术
BGA、CSP类芯片焊点为球形阵列焊点，处于芯片底部，显微镜等视觉检查工具/设备只能查看芯片四边的四排球形焊点焊接情况。目前能完全看清BGA、CSP类芯片的锡球焊点是否完全虚焊只能通过金相切片、电镜能谱的方法检查到，但该两种方法均是采用切割焊点的方式对球形焊点进行检查，具有破坏性。另外，目前已有的X光检查设备可以通过X光透视观察到所有球形焊点，在申请号为ZL200410048243.9的专利中，公开了一种“使用X射线检查印刷组件改进缺陷焊点检测的方法和装置”，其中描述的检查方法需要在PCB设计或者芯片设计时将其中一种焊盘进行偏移，并根据焊点在X光垂直照射下的成像轮廓同正常焊点进行比对，从而得出不可接受的焊点。这种方法的弊端有三点：一是不能准确区分球形焊点与芯片焊盘及PCB焊盘中的任一个焊盘未焊接上、部分焊接上以及完全焊接上的三种情况；二是需要专门针对每个芯片分别设计焊盘位置，设计制造时间和成本高昂，缺乏通用性；三是焊点的上下焊盘中心不能完全对准，焊接过程焊点与焊盘偏移存在因张力不平衡导致的应力。
发明内容
针对上述技术的缺陷，本发明提出BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查及判断方法。
BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查方法，包括以下步骤：
(1)准备一台具有倾斜照射功能的X光透视检查设备，该设备的最大管电压90KV，最大管电流110μA，分辨率为5μm，放大倍数7-161倍，倾斜角度范围在0-60°之间；
(2)打开设备门将待检查的电路板放入设备载物台上；打开射线发生装置，并将待检查部位移动到射线下；
(3)再将设备参数设置如下：管电压为90KV，管电流为110μA，滤镜为高通1，伽马值保持为1不变，亮度为3296，对比度为1447，倾斜角度调整为30°，找到目标后，将放大倍数调至最大；
(4)在倾斜X光照射下区分上下焊盘成像轮廓以及锡球本体成像轮廓。
BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊判断方法，包括以下内容：
(1)当芯片焊盘和PCB焊盘形成的两个椭圆形阴影圈均被包含在球形锡球在X光透视下形成的阴影圈内，即表明该锡球完全焊接到PCB板及芯片上的焊盘上；
(2)若任意一个焊盘形成的椭圆形阴影圈未被包含在锡球在X光透视下形成的椭圆形阴影圈内，按以下两种情况进行分析：
(a)锡球轮廓的任一顶点都未接触到芯片焊盘和PCB焊盘形成的两个椭圆形阴影圈中任一个圈的中心，即表明球形焊点未焊接到焊盘上，该处为虚焊断路；
(b)锡球轮廓呈X型而非O型状态，则表明该处锡球已连接到上下焊盘上，该种情况是锡球选择过小导致的结果。
本发明的有益效果是：
本发明利用倾斜X光照射按正常设计焊接的BGA、CSP类芯片的焊点，即不需要专门针对每种芯片设计制造便宜的焊盘，通过焊点上下两个焊盘在X光下的成像同焊点本体的位置关系判断球形焊点与芯片焊盘及PCB焊盘中的任一个焊盘未焊接上、部分焊接上以及完全焊接上的三种情况。该三种情况即为球形焊点焊接过程中所会出现的所有状况，也即，通过三种情况的区分，就能完全掌握所有这种BGA、CSP类封装芯片的球形阵列焊点的焊接情况。不需要针对每个BGA、CSP类芯片进行偏移焊盘设计，可保证焊接时焊点及焊盘间不产生应力，且能节省设计制造费用，同时利用倾斜X光照射，按本发明的判断方法能完全掌握焊点的焊接可能出现的所有情况，能区分球形焊点与芯片焊盘及PCB焊盘中的任一个焊盘未焊接上、部分焊接上以及完全焊接上的三种情况。
避免了金相切片和电镜能谱方法造成的不可逆转的破坏性。增加了非破坏性检查BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊的功能。且该方法操作简单，判断准确度高，费用低廉，另外金相切片和电镜能谱以及专门设计偏移焊盘需要的设备造价高昂，且对设备操作者和板件芯片要求高，需要专业的人员才能完成。本发明的方法只要掌握了X光设备和图像处理软件参数调整等一些简单易学的技能即可完成BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊判断，使用门槛低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是焊锡充足时完全焊接上的情况实物示意图；
图2是焊锡充足时完全焊接上的垂直成像示意图；
图3是焊锡过少时完全焊接上的情况实物示意图；
图4是焊锡过少时完全焊接上的垂直成像示意图；
图5是完全未焊接上的情况实物示意图；
图6是完全未焊接上的垂直成像示意图；
图7是部分焊接上的情况实物示意图；
图8是部分焊接上的垂直成像示意图；
图9是没有焊点时的芯片和PCB的X光透视图；
图10是实焊时球形焊点完全包裹了芯片和PCB轮廓的X光透视图；
图11是实焊时焊点未包裹两个焊盘轮廓及虚焊时焊点完全未浸润PCB焊盘的情况。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施例对本发明进一步阐述。
BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查方法，包括以下步骤：
(1)准备一台具有倾斜照射功能的X光透视检查设备，可采用岛津SMX-1000PLUS型微焦点X射线透视装置，该设备的最大管电压90KV，最大管电流110μA，分辨率为5μm，放大倍数7-161倍，倾斜角度范围在0-60°之间；
(2)打开设备门将待检查的电路板放入设备载物台上；打开射线发生装置，并将待检查部位移动到射线下；
(3)再将设备参数设置如下：管电压为90KV，管电流为110μA，滤镜为高通1，伽马值保持为1不变，亮度为3296，对比度为1447，倾斜角度调整为30°，找到目标后，将放大倍数调至最大；
(4)在倾斜X光照射下区分上下焊盘成像轮廓以及锡球本体成像轮廓。
BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊判断方法，具体可能出现的焊接结果见图1-图8，判断方法包括以下内容：
(1)当芯片焊盘和PCB焊盘形成的两个椭圆形阴影圈均被包含在球形锡球在X光透视下形成的阴影圈内，即表明该锡球完全焊接到PCB板及芯片上的焊盘上；
(2)若任意一个焊盘形成的椭圆形阴影圈未被包含在锡球在X光透视下形成的椭圆形阴影圈内，按以下两种情况进行分析：
(a)锡球轮廓的任一顶点都未接触到芯片焊盘和PCB焊盘形成的两个椭圆形阴影圈中任一个圈的中心，即表明球形焊点未焊接到焊盘上，该处为虚焊断路；
(b)锡球轮廓呈X型而非O型状态，则表明该处锡球已连接到上下焊盘上，该种情况是锡球选择过小导致的结果。
BGA、CSP类芯片焊盘与球形焊点为不同材料，在照射下成像不同，见图9至图11，利用虚焊实验(人为制作出虚焊焊点和焊接连接性正常的焊点)，验证虚焊焊点同实焊焊点在不同设备参数下的不同成像特点(锡球的焊锡是否存在虚焊，由焊盘表面是否有锡球焊锡的浸润，以及锡球、芯片焊盘、电路板焊盘之间的位置关系共同确定)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊判断方法，其特征在于：BGA、CSP类芯片球形焊点的虚焊检查方法，包括以下步骤：
(1)准备一台具有倾斜照射功能的X光透视检查设备，该设备的最大管电压90KV，最大管电流110μA，分辨率为5μm，放大倍数7-161倍，倾斜角度范围在0-60°之间；
(2)打开设备门将待检查的电路板放入设备载物台上；打开射线发生装置，并将待检查部位移动到射线下；
(3)再将设备参数设置如下：管电压为90KV，管电流为110μA，滤镜为高通1，伽马值保持为1不变，亮度为3296，对比度为1447，倾斜角度调整为30°，找到目标后，将放大倍数调至最大；
(4)在倾斜X光照射下区分上下焊盘成像轮廓以及锡球本体成像轮廓；
所述虚焊判断方法包括以下内容：
(1)当芯片焊盘和PCB焊盘形成的两个椭圆形阴影圈均被包含在球形锡球在X光透视下形成的阴影圈内，即表明该锡球完全焊接到PCB板及芯片上的焊盘上；
(2)若任意一个焊盘形成的椭圆形阴影圈未被包含在锡球在X光透视下形成的椭圆形阴影圈内，按以下两种情况进行分析：
(a)锡球轮廓的任一顶点都未接触到芯片焊盘和PCB焊盘形成的两个椭圆形阴影圈中任一个圈的中心，即表明球形焊点未焊接到焊盘上，该处为虚焊断路；
(b)锡球轮廓呈X型而非O型状态，则表明该处锡球已连接到上下焊盘上，该种情况是锡球选择过小导致的结果。
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