X射线检测BGA、CSP焊点图像的评估和判断及其他应用

理想的、合格的BGA的X光图像将清楚地显示BGA焊料球与PCB焊盘一一对准。如图（1）所示的焊球图像均匀一致，是理想的回流焊结果。反之畸形焊球，大致有以下原因造成，回流温度低，PCB翘曲或PBGA的塑料基板变形，还有可能是由于SMT加工印刷缺陷造成的。

X射线检测对简单和明显的缺陷，如桥接、短路、缺球等的定义已经很清楚，但对于虚焊、冷焊等复杂和不明显缺陷没有更多深入的定义。双面板上密集的组装元件常常导致阴影。虽然X射线头和被测工件的工作台设计为旋转式，

可以从不同角度进行检测，但有时效果不明显。为了有效地判断复杂和不明显缺陷，有的设备制造商开发了“信号确认”软件。例如，根据回流焊后X-光图形中焊球的尺寸改变及均匀一致性来评估和判断X-光图像的真正含义。下面介绍如何根据BGA、CSP回流焊工艺过程中三个阶段焊球直径的变化和X-光图像的均匀性来判断某些焊接缺陷。

（1）63Sn-37Pb焊料回流焊工艺过程中，三个阶段焊球直径的变化(如图所示)

A阶段（150℃例热阶段、焊球未熔化），BGA站立高度等于焊球高度。

B阶段（开始塌陷阶段或称一次下沉），当温度上升到183℃时，焊球开始熔化，进入塌陷

阶段，此时焊球的站立高度降至初始焊球高度的80％

C阶段（最后塌陷阶段或称二次下沉），当温度上升到230℃时，焊球充分熔化，并与焊膏熔在一起，在焊球上、下两个界面形成结合层，此时焊球的站立高度降至初始焊球高度的50％，X光图上球的直径增至17%，导致突出面积增加37%。

（2）X光图像的均匀一致

如果所有球的X光图像均匀一致，圆形面积等于球面积或在10％～15％的范围内变化，则这种情况非常好，在回流焊中没有缺陷，称做“均匀一致”，在使用X光检查中，均匀性对于迅速判定BGA焊接质量提供了最首要的特性，从垂直的角度检测，BGA焊球是有规则的黑色圆点。桥接、不充分焊接或者过度焊接、焊料溅散、没有对正和气泡都能够很快地检查出来。

虚焊的检查是通过一定的原理分析出来的。当X射线倾斜一定角度观察BGA时，焊接良好的焊球由于会发生二次場塌，而不再是一个球形的投影，而是一个拖尾的形状。如果焊接后BGA焊球的X射线投影仍然是一个圆形的话，说明这个球根本没有发生焊接而坍場，这样就可以推定该焊点是虚的，或是开路的结构。从图上可以观察到仍然是球形的焊球是开路的焊点。

X射线还可以应用于印制电路基板、元器件封装、连接器、焊点的内部损伤等检测。

fqj