X射线检测在BGA焊接中的应用

    X射线检测常用设备是X射线实时成像系统，该设备分为二维成像和3D断层扫描两类。其原理都是利用X射线穿透被测样品后，被图像接收器接收后转化为图像信号，图像表现出明显的灰度对比。图像中灰度大的区域表明X光能量衰减多，说明该区域材料厚或材料原子序数大。二维成像观察到的是被测件的俯视图，它具有成像快的优点。图1为正常BGA焊球二维X射线图，图片中黑色圆为BGA焊球。因为焊球成分为锡合金，所以吸收X光多，相对于周边材料灰度大。三维断层扫描是利用设备中机械装置旋转，从各个角度对样品进行扫描，通过软件分析处理，形成被测样品三维形貌。这种测试方式能更真实和清晰地反映被测样品内部的真实状态，但是扫描时间长，测试成本高。

　　BGA器件常常有数百粒焊球，并且可能同时具有多种焊接缺陷。检测既不能漏掉某类缺陷又要兼顾效率，工程经验和合理的检测流程十分重要。BGA焊接质量的X射线检测流程，先通过二维X射线检测BGA焊接，再根据检测结果分析是否需要进行3D断层扫描。二维X射线检测应采用五点检测法：着重检测器件四周及中心五点，快速检测其他区域。如果BGA焊球形状（正常为圆形）、大小和灰度都无异常，那么可不进行3D断层扫描检测；若存在焊球大小异常、形状异常、空洞较大和边界模糊等，则需要对这些焊球进行3D扫描。

　　BGA焊接质量包括焊球连焊、焊球丢失、焊球移位、焊球空洞、虚焊和枕头效应。这些缺陷都会影响电路的可靠性，有些是立即表现出来，如焊球连焊会形成短路；而有些则在使用中表现出来，比如枕头效应在使用中焊球易在枕头处断裂形成虚焊。即时表现的缺陷我们通过一些检测比较容易排查，而非即时表现的缺陷对电子系统危害更大，则更应该加强检测及时排查。