Когда мы сталкиваемся с дефектами пайки BGA на производственной линии, нашей первой реакцией является не разбирать и переделывать плату, а немедленно отправлять плату на рентгеновский контрольный аппарат для просмотра изображения паяного соединения. Это связано с тем, что только рентгеновский контроль может проникнуть через подложку FR-4 и пластиковый корпус, точно воспроизводя морфологию смачивания, распределение пустот и наличие микротрещин на границе между шариком припоя и контактной площадкой. В отличие от In, AOI может захватывать только изображения поверхности, а ICT ограничен расположением контрольных точек, что делает невозможным увидеть фактическое состояние нижнего соединения.
In при практическом использовании мы обнаружили, что, когда на рентгеновском изображении видны множественные круглые черные пятна диаметром более 0,15 мм в центральной части BGA, это можно в основном определить как скопление пустот, вызванное недостаточным испарением остатков флюса. На этом этапе необходимо одновременно проверить, не слишком ли низкая пиковая температура оплавления, не находится ли чистота азота ниже 99,99% и не является ли размер отверстия трафарета на 8% меньшим, чем размер площадки. Любое незначительное отклонение этих переменных будет препятствовать выходу паяльной пасты во время фазы плавления.
Для устройств QFN с шагом 0,4 мм при рентгеновском контроле должно использоваться напряжение трубки ≥100 кВ в сочетании с микрофокусным источником рентгеновского излучения; в противном случае по краям изображения появится явное размытие, что затруднит различение вылета площадки и высоты подъема паяльной пасты. Однажды мы по ошибке использовали настройку 80 кВ и пропустили три партии плат с холодной пайкой, пока проверка поперечного сечения не показала, что в галтеле припоя не образовалось эффективного металлургического соединения. Таким образом, настройки параметров рентгеновского контроля не являются фиксированным шаблоном и должны динамически корректироваться в зависимости от толщины устройства, плотности паяных соединений и структуры ламинации печатной платы.
Когда рентгеновское оборудование Jia Jinyuan автоматически выявляет дефекты паяных соединений, его логика определения перемычек зависит от скорости изменения градиента шкалы серого соседних паяных соединений. Если разница в оттенках серого между двумя соседними шариками меньше 12 %, а ширина переходной зоны превышает 30 % от диаметра одного шарика, система отмечает это как подозрительное перекрытие. Однако на реальных производственных линиях мы обнаружили, что этот алгоритм генерирует ложные сигналы тревоги, когда покрытие контактной площадки сильно окислено или смещение печати паяльной пасты составляет >0,05 мм. Поэтому инженерам приходится вручную проверять непрерывность плотности металла на изображении и они не могут полностью полагаться на подсказки программного обеспечения.
Перед проведением рентгеновского контроля необходимо убедиться, что на поверхности плиты нет остатков клея, пятен от отпечатков пальцев и короблений; в противном случае на изображении появятся артефакты, которые будут мешать суждению. Особенно при проверке BGA с шагом 0,3 мм даже локальная деформация на 0,02 мм приведет к потере фокуса нижних паяных соединений. In В этом случае необходимо использовать вакуумное приспособление, чтобы выровнять плату перед сканированием, а не принудительно применять фильтр повышения резкости, чтобы исправить размытость.
Мы не дожидаемся жалоб клиентов, чтобы инициировать рентгеновскую проверку; вместо этого мы включаем ключевые платы BGA в список обязательной проверки первой партии для каждой партии и используем SPC для отслеживания тенденции доли пустых площадей. Как только уровень пустот в одном и том же месте на пяти последовательных платах превышает 18%, мы немедленно останавливаем линию, чтобы проверить стабильность цепочки температурных зон печи оплавления, поскольку данные доказывают, что этот порог приближается к критической точке разрушения паяного соединения при термической усталости.
