При переделке BGA-микросхем о качестве крепления шариков нельзя судить исключительно невооруженным глазом или АОИ, поскольку все шарики припоя спрятаны под корпусом. Только рентгеновский контроль может проникнуть через керамическую или пластиковую капсулу и четко представить истинное состояние каждого паяного соединения. После завершения монтажа шаровой на паяльной станции JiaJinYuan, мы должны немедленно отправить ее на проверку; в противном случае, если при последующем оплавании возникнут проблемы, будет невозможно проследить, вызвано ли холодное паяное соединение отклонением крепления шара или ненормальной температурой печи.
Если на рентгеновском изображении обнаруживается, что один шарик припоя значительно мал или размыт по краю, это, скорее всего, вызвано недостаточным количеством паяльной пасты во время установки шарика или температурой горячего воздуха, не покрывающей всю площадь. Если несколько соседних шариков припоя имеют вытянутую серую тень, это указывает на то, что давление ракеля слишком велико, что приводит к растягиванию и деформации паяльной пасты. Этот тип дефекта совершенно незаметен при обычном визуальном осмотре, но при рентгенологическом исследовании он образует сплошную серую полосу, сопровождающуюся локальным увеличением плотности.
Однажды мы столкнулись с партией 676-контактных BGA, показатель прохождения функциональных тестов которых после доработки составил всего 73%. Разборка показала, что большинство точек отказа сосредоточено в 48 угловых шариках припоя. Повторное рентгеновское тестирование показало, что уровень пустот в этих позициях обычно превышал 35%, что намного превышает верхний предел в 25%, разрешенный IPC-A-610. Дальнейшее расследование подтвердило, что сопло горячего воздуха паяльной станции JiaJinYuan было откалибровано со смещением 0,15 мм, что вызвало неравномерный локальный нагрев и взрывное улетучивание флюса.
Для BGA с шагом 0,4 мм рентгеновское оборудование должно обеспечивать напряжение трубки выше 100 кВ и микрофокус уровня 5 мкм; в противном случае на границах шариков припоя появятся ореолы, что приведет к ошибке в 40%. Наша производственная линия в стандартной комплектации использует рентгеновский аппарат JiaJinYuan, чей алгоритм автоматического распознавания может индивидуально маркировать диаметр, округлость и среднюю шкалу серого каждого шарика припоя, а также экспортировать CSV для анализа SPC, избегая субъективных ошибок, вызванных ручным считыванием изображения.
In при реальных операциях было обнаружено, что результаты рентгеновского контроля сильно коррелируют с конечным выходом пайки. Когда средний уровень серого шариков припоя в центральной области изображения определенной партии на 8% ниже, чем в окружающей области, процент дефектов холостого хода после оплавления для этой партии неизбежно вырастет примерно до 12%. Это указывает на то, что паяльная паста подверглась небольшому окислению на этапе установки шара; хотя внешний вид сохранился, активность его серьезно снизилась. В настоящее время эту банку с паяльной пастой необходимо снять с производства и заменить новой открытой партией.
Повторяемая точность позиционирования шарового крепления паяльной станции JiaJinYuan номинально составляет ±0,02 мм, но после длительного использования, если не проводить ежеквартальную калибровку, измеренное смещение может достигать ±0,07 мм. Рентгеновское изображение покажет, что весь ряд шариков припоя равномерно наклонен. В это время просто регулировать температуру печи бессмысленно; необходимо сначала выполнить механический сброс приспособления и с помощью рентгена проверить, возвращается ли смещение контрольной точки в пределах ±0,03 мм.
