如何由X-Ray來判斷BGA空焊

通常來說，一般人使用X-Ray都隻能看看焊錫有沒短路(short)、少錫、氣泡(void)，但如果要用來判斷BGA的錫球(ball)是否有空焊就有點難度，當然這裏指的是2D的X-Ray，其實如果細心一點的話還是可以找到一點點蛛絲馬跡來判斷是否有空焊喔！下麵貼片加工廠家小編來講解一下如何決定選用幹濕膜和如何由X-Ray來判斷BGA空焊的相關知識。

如果你是個SMT工程師，那你一定用過X-Ray，也用它看過BGA的焊錫情況，可是你看來看去怎麽覺得BGA的焊球(ball)都長得一樣，你是如何判斷BGA有沒有空焊？通常來說，一般人使用X-Ray都隻能看看焊錫有沒短路(short)、少錫、氣泡(void)，但如果要用來判斷BGA的錫球(ball)是否有空焊就有點難度，當然這裏指的是2D的X-Ray，其實如果細心一點的話還是可以找到一點點蛛絲馬跡來判斷是否有空焊喔！一般來說X-Ray照出來的影像都隻是簡單的2D投影畫麵，用它來檢查短路(short)很容易，但想用它來檢查空焊就難倒不少人，因為每顆BGA錫球看起來幾乎都是圓的，實在看不出來有沒有空焊，雖然近年來也有號稱可以照出3D影像的【3D X-Ray CT】，但是所費都不菲！而且能否如商家所宣稱的那麽神奇，實在不敢妄想。這裏分享如何用傳統的2D平麵X-Ray影像判斷BGA是否空焊。
一、BGA錫球變大造成空焊首先想想同一個BGA的錫球應該都是一樣的大小，其中如果有些錫球是空焊，有些球是焊錫完整，那這兩種焊錫的形狀是否會有些不一樣？答案是肯定的，試想同樣體積的錫球經過壓縮後，好的焊錫會有一部份錫球的錫分散到PCB的焊墊(pad)而使焊球變小；有空焊的錫球則不會，錫球經過壓縮後反而會使錫球變大。下圖表示同樣大小的錫球發生空焊時，錫球的直徑反而會變大，當然最好比較一下正常板子的焊球是否都一樣大，因為有些板子的設計會造成錫球變得比較小，後麵會再詳述。BGA同樣大小的錫球發生空焊時，錫球的直徑反而會變大另外，深圳宏力捷也認為這個錫球變大的現象與HIP(Head In Pillow，枕頭效應)及NWO(Non-Wet-Open)不良現象有非常高的正相關，不過一般的HIP及NWO都很難用二維(2D)的X-Ray檢查出來，因為其BGA球形的大小變化不大。▼下圖為實際的例子說明錫球直徑變大，表示焊錫空焊(solder skip)。BGA錫球直徑變大，表示焊錫空焊(solder skip)▼從下麵這張X-Ray的圖片，你可以看得出來哪一顆BGA錫球空焊了嗎？運用一下上麵教你的方法～你可以看得出來哪一顆BGA錫球空焊了嗎？▼現在深圳宏力捷幫你畫幾條直線你再看看是否有發現那一顆BGA的錫球比較大，有空焊的可能？再回去看一下上麵那張圖，確認看看你沒有看走眼。其實真的就隻差那麽一點點！現在我畫幾條直線你再看看是否有發現那一顆BGA的錫球比較大，有空焊的可能？
二、導通孔(vias)導至錫量不足的空焊另外一種空焊現象是錫量不足，這種現象通常發生在焊墊有導通孔(via)的時候，因為錫球流經迴流焊(Reflow)時部分的錫會因為毛細現象(wicking)流進導通孔而造成錫量不足，有時候導通孔在焊墊旁也會造成這樣的問題。這時候從X-Ray上看出來的球體就會變小，錫量被導通孔吃到掉太多就會空焊。通常亿万先生不建議導通孔做在焊墊上，焊墊旁的導通孔也要用綠漆(solder mask)蓋起來，以後會討論導通孔在墊(via in pad)的缺點及補救辦法。BGA空焊，導通孔(via)連接焊墊▼這是導通孔(via)擺在焊墊旁(solder pad)的不良設計，這種設計焊錫非常容易流進通孔而造成錫量不足的空焊現象。
三、錫球內有氣泡產生空焊還有一種BGA空焊形成的原因是錫球中有氣泡(voids)，根據IPC7095 7.4.1.6的規範，一般電子業適用於 Class 1 ，其所有氣泡的孔直徑加起來，不可以超過BGA直徑的60%。 如果氣泡太大就會造成空焊或焊錫斷裂的現象。(2010/11/22更正，一般電子產品應適用於Class 1，而非Class 3，另新增各種等級的解釋)Class 1：適用於一般消費性電子產品。BGA的氣泡要求要不得大於60％(直徑)或36％(麵積)。Class 2：適用於商業/工業用的電子產品。BGA的氣泡要求要不得大於42％(直徑)或20.25％(麵積)。Class 3：適用於軍用/醫療用的電子產品。BGA的氣泡要求要不得大於30％(直徑)或9％(麵積)。2012-Jul-01更新：根據 IPC-7095B 7.5.1.7規格更新，現在BGA錫球內的氣泡淮統一要求要不得大於25%(直徑)或6.25%(麵積)。▼錫球氣泡大到足以影響到焊接的品質，下圖是錫球切片後的剖麵，可以很明顯看到氣泡已經有錫球的 1/3 大了。▼這是由X-Ray照出來的錫球氣泡，有些氣泡已經大到 0.5d 了。

1、幹膜濕膜基本上功能是類似的，但是如果表麵較不平整或不必建立較厚的高度或要十分薄的膜厚等狀況，PCB廠商都可以考慮使用濕膜。如果是有孔的電路板，則幹膜就會比較合適。而如果環境不易保持幹淨，幹膜也比較容易控製操作的品質。雖然濕膜的物料較為廉價，但並非隨處可用。使用上除了一般性的考慮外，仍應該配合PCB廠商自己的作業環境需求作考慮。
2、幹膜易於操作，單價卻比濕膜略高。但是因為容易保持清潔，且不必經過烘烤而作業性也較佳，因此使用上較有利。但是對於較薄的膜厚，尤其是15μm以下的厚度幹膜是不容易做到的。另外濕膜的填充能力較佳是它的優點，但是因為沒有保護膜，因此需要較高的曝光能量，不同的觀點有不同的優劣看法，這必須使用者自己用心比較，才能獲得比較適合自己的結論。
3、目前一般所謂的濕膜，在上焊漆方麵幾乎都是使用濕膜，至於在內層板方麵的應用，濕膜的比例也愈來愈高，這是因為廉價及技術成熟度逐漸改善的緣故。    
4、幹膜生產的常見品質缺陷。顯影殘膠、曝光異物、抽真空不良、顯影不淨、顯影過度、開路、短路、線凸、缺口、露銅、掉膜、線路鋸齒（狗牙）等。