При оценке качества пайки BGA мы должны полагаться на рентгеновское оборудование для выполнения сквозного сканирования поперечных сечений паяных соединений, поскольку оптический контроль совершенно не в состоянии выявить пустоты внутри шариков припоя. Наличие пустот напрямую снижает эффективность теплопередачи и ускоряет усталостное растрескивание паяных соединений; Чрезмерное количество пустот часто приводит к преждевременным отказам, особенно в автомобильной и промышленной системе контроля.
На производственной линии JiaJinYuan в настоящее время используется 2D-рентгеновская система в сочетании с программным обеспечением автоматического распознавания, установленным на минимальное разрешение 5 микрометров и увеличение в 1000 раз, что обеспечивает четкий захват микропор диаметром более 15 микрометров. После получения изображения алгоритм автоматически сегментирует область шариков припоя и область пустот и рассчитывает долю пустот на основе статистики пикселей. Весь процесс не требует ручного выбора региона, что позволяет избежать субъективных ошибок.
In мы обнаружили, что пустоты неравномерно распределены в центре шариков припоя, а часто собираются вдоль края площадки или на офсетной стороне печати паяльной пасты. Это тесно связано с блокировкой каналов испарения флюса во время оплавления, недостаточным потоком азота или необоснованной конструкцией отверстий трафарета. Поэтому мы передаем результаты рентгеновского контроля обратно группам печати паяльной пасты и параметрам печи оплавления, регулируя давление ракеля до 4,2 кг, снижая содержание азота и кислорода до уровня ниже 100 частей на миллион, повышая пиковую температуру до 238°C и поддерживая ее в течение 65 секунд. Уровень недействительности снизился в среднем с 7,3% до 3,1%.
Для упаковок разных размеров критерии приемлемого уровня порчи также должны динамически корректироваться. Например, устройства QFN с шагом 0,4 мм допускают уровень пустот в одном паяном соединении не более 3%, тогда как SOIC с шагом 1,27 мм снижен до 8%. Однако все устройства должны соответствовать жесткому требованию IPC-A-610E класса 2, согласно которому общая доля пустот должна составлять ≤5%; в противном случае, даже если внешний вид хороший, выпуск продукта невозможен.
Однажды мы столкнулись с партией модулей графического процессора по заказу клиента, которая трижды подряд не прошла повторную рентгеновскую проверку, причем пустоты были сконцентрированы в шариках припоя в углах. Окончательная основная причина была определена как отклонение высоты на 0,012 мм в нижнем опорном блоке трафарета, что привело к недостаточной локальной толщине паяльной пасты. После замены на специальный трафарет JiaJinYuan партия прошла проверку с первой попытки. Это показывает, что рентгеновский контроль пустот является не только методом окончательного контроля, но и ключевым исходным материалом для анализа первопричин процесса.
Во время ежедневного обслуживания положение фокуса и порог шкалы серого рентгеновского оборудования необходимо калибровать каждый день; в противном случае снижение контрастности изображения приведет к пропущенному обнаружению небольших пустот. На прошлой неделе из-за несвоевременной очистки окна детектора 32 чипа были ошибочно признаны имеющими приемлемый уровень пустот, а фактическое измеренное значение после доработки достигло 9,7%. Поэтому перед проверкой необходимо использовать стандартную испытательную доску для проверки согласованности изображения, а параметры базового изображения необходимо записывать не менее двух раз за смену.
