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x-ray检查设备有助于BGA缩锡断裂的缺陷检测

经过回流焊炉的加热和冷却后,BGA锡焊有时会出现各种缺陷,例如今天要讲的BGA缩锡断裂,这是根据BGA焊点裂纹的特征命名的一种BGA焊接断裂缺陷,它是焊点在半凝固状态下被拉开而形成的。BGA缩锡断裂是难以预测的一种焊接不良现象,检测不出的话,会对产品可靠性构成威胁。x-ray检查设备可以在BGA缩锡断裂的缺陷检测上提供分析数据,帮助工艺管控。

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由于焊点裂缝形态类似金属凝固收缩的特征、因此命名为缩锡断裂。缩锡断裂属于焊接过程形成的裂缝型缺陷,不像机械应力那样脆断,在大多数情况下仍然“藕断丝连”,具有导电性。焊点从PCB侧开始单向凝固,在BGA侧还未完全凝固时因BGA四角上翘而形成收缩裂缝。

我们知道,BGA焊点的冷却主要靠和PCB的传导。一方面,由于BGA的封装特点,BGA载板上的焊盘几乎以同样的速率冷却。但PCB上的焊盘,会因每个焊盘的连线方式不同,冷却快慢也不同。如果 BGA焊盘直接引出,其焊点会从PCB侧开始先期凝固(单向凝固)。

另一方面,BGA的翘曲更大的地方是四个角,如果先凝固的点位于角部,就可能因 BGA 的角部翘起而得不到熔融焊锡的补充出现断裂。因此,我们可以得出缩锡断裂的根本原因是单向凝固,BGA与PCB的动态变形是触发条件。

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根据x-ray检测生产中的众多案例统计分析发现,缩锡断裂点具有以下共同点:

(1)位置:多数位于BGA角部3个焊球的范围内。如果出现在边中心部位,我们一般把它归为热应力变形引起的断裂(主要原因为PCB的变形)。典型情况是位置固定并连有一根长的导线。

(2)发生此类的单板具有比较明确的范围:BGA 全为PBGA,焊球中心矩为1.0mm;PCB的厚度为1.6mm,少部分为2.0mm薄的 PCB 冷却速率比较快,容易发生单向凝固。

(3)冷却速率大于2.0℃/s:失效批次单板生产所用温度曲线,也有一些共同点,即出现缩锡断裂的BGA,其冷却率大多在2.4℃以上,没有发生问题的多在2℃以下,这也是为什么有时会集中在几条生产线上的原因(实际上是温度曲线的影响)。

那么,接下来就为大家讲讲识别特定应用场景,针对薄板、PBGA的设计采取措施:

(1)加大角部焊点钢网开窗尺寸。

(2)严格控制再流焊接时的冷却速率,应小手2℃/s。

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好了,以上就是有关“x-ray检查设备有助于BGA缩锡断裂的缺陷检测”的介绍,如果大家对于x-ray检查设备有需求的话,欢迎咨询官网客服~


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