Quando encontramos defeitos de solda BGA na linha de produção, nossa primeira reação não é desmontar e retrabalhar a placa, mas enviar imediatamente a placa para uma máquina de inspeção de raios X para visualizar a imagem da junta de solda. Isso ocorre porque somente a inspeção por raios X pode penetrar no substrato FR-4 e na embalagem plástica, reproduzindo verdadeiramente a morfologia de umedecimento, a distribuição de vazios e a presença de microfissuras na interface entre a esfera de solda e a almofada. Em contraste In, o AOI só pode capturar imagens de superfície e o ICT é limitado pelo layout do ponto de teste, tornando impossível ver o estado real da conexão inferior.
In operação prática, descobrimos que quando uma imagem de raios X mostra múltiplos pontos pretos circulares com diâmetro superior a 0,15 mm na área central de um BGA, isso pode ser basicamente determinado como agregação de vazios causada por volatilização insuficiente de resíduos de Fluxo. Neste ponto, é necessário verificar simultaneamente se a temperatura de pico de refluxo é muito baixa, se a pureza do nitrogênio está abaixo de 99,99% e se o tamanho da abertura do estêncil é 8% menor que a almofada. Qualquer ligeiro desvio nestas variáveis dificultará a exaustão da pasta de solda durante a fase de fusão.
Para dispositivos QFN com passo de 0,4 mm, a inspeção por raios X deve usar uma tensão de tubo de ≥100kV combinada com uma fonte de raios X microfoco; caso contrário, aparecerá um desfoque óbvio nas bordas da imagem, dificultando a distinção entre a extensão da almofada e a altura de subida da pasta de solda. Certa vez, usamos erroneamente a configuração de 80kV e passamos três lotes de placas de solda a frio, até que a verificação da seção transversal revelou que nenhuma ligação metalúrgica eficaz foi formada no filete de solda. Portanto, as configurações dos parâmetros de inspeção por raios X não são um modelo fixo e devem ser ajustadas dinamicamente de acordo com a espessura do dispositivo, a densidade da junta de solda e a estrutura de laminação da PCB.
Quando o equipamento de raios X de Jia Jinyuan identifica automaticamente defeitos nas juntas de solda, sua lógica de julgamento para a ponte depende da taxa de alteração do gradiente da escala de cinza das juntas de solda adjacentes. Se a diferença na escala de cinza entre duas bolas adjacentes for inferior a 12% e a largura da zona de transição exceder 30% do diâmetro de uma única bola, o sistema a marcará como suspeita de ponte. No entanto, em linhas de produção reais, descobrimos que este algoritmo irá gerar alarmes falsos quando o revestimento da almofada estiver severamente oxidado ou o deslocamento da impressão da pasta de solda for> 0,05 mm. Portanto, os engenheiros devem revisar manualmente a continuidade da densidade do metal na imagem e não podem confiar totalmente nas instruções do software.
Antes de realizar a inspeção por raios X, deve-se confirmar se a superfície da placa está livre de resíduos de adesivo, manchas de impressões digitais e empenamentos; caso contrário, artefatos aparecerão na imagem e interferirão no julgamento. Especialmente ao inspecionar BGA com passo de 0,3 mm, mesmo um empenamento local de 0,02 mm fará com que as juntas de solda inferiores percam o foco. In neste caso, um dispositivo de vácuo deve ser usado para nivelar a placa antes da digitalização, em vez de aplicar à força um filtro de nitidez para remediar a desfocagem.
Não esperamos pelas reclamações dos clientes para iniciar a inspeção por Raio X; em vez disso, incluímos as principais placas BGA na lista de inspeção obrigatória do primeiro artigo para cada lote e usamos o SPC para rastrear a tendência da proporção de áreas vazias. Uma vez que a taxa de vazios na mesma posição em cinco placas consecutivas exceda 18%, paramos imediatamente a linha para verificar a estabilidade da cadeia da zona de temperatura do forno de refluxo, porque os dados comprovam que este limite está se aproximando do ponto crítico de falha por fadiga térmica da junta de solda.
