Перейти к содержанию

Рентгеновский контроль пайки

Паяные соединения BGA и центральная площадка QFN спрятаны под корпусом, и ни глаз, ни камера их не видят. Неразрушающих методов несколько — рентген, проверка ВАХ, рефлектометрия TDR, акустическая микроскопия SAM, эндоскоп, — но увидеть сами соединения и пустоты в них на производстве позволяет рентген, который смотрит сквозь корпус.

Обновлено Редакция GAW

Рентгеновский контроль пайки (X-ray inspection) — просвечивание собранной платы рентгеновским излучением, чтобы увидеть паяные соединения, скрытые под корпусом. Припой — самый плотный материал в соединении, а рентген, как пишет TI, выделяет именно форму плотного материала. Поэтому на снимке шарики BGA и слой припоя под центральной площадкой QFN видны как тёмные пятна правильной формы, а перемычки, обрывы и газовые пустоты — как нарушения этой формы.

Где без него не обойтись

Соединения BGA и центральная площадка QFN снаружи не видны. TI в справочнике по корпусам flip-chip BGA объясняет, что обычная автоматическая оптическая инспекция их не проверит: камера не видит сквозь корпус, а смотреть сбоку мешают малый зазор под корпусом и соседние компоненты. Из неразрушающих методов TI называет рентген, снятие вольт-амперных характеристик, рефлектометрию, акустическую микроскопию и эндоскоп.

В процессе монтажа BGA TI в AN-1126 предлагает два места для рентгена: до оплавления — проверить точность установки и перемычки пасты, после оплавления — перемычки и пустоты. Для QFN и SON TI пишет, что сплошной контроль обычно не делают: рентгеном отлаживают печать пасты и профиль оплавления, а потом выборочно следят за процессом.

Что видно на снимке

ДефектРентген по документам TI
Перемычка, замыкание шариковвиден
Отсутствующий или двойной шариквиден даже на простой установке
Пустоты в припоевиден, но нужны установки высокого разрешения
Обрывобычно виден, но не всегда отличим от плохого смачивания
Неполное смачивание площадки, холодная пайкаразличить трудно
Остатки флюса, загрязненияне виден, нужен эндоскоп

Внешние ряды шариков видны хорошо, внутренние хуже: для них TI упоминает ламинографию — послойный рентген. Нормы пустот — до 25 % площади соединения BGA (AN-1126) и до 50 % под площадкой QFN в мощных применениях (SLUA271) — проверяют именно на рентгеновских снимках.

Если рентген показал дефект под BGA, плату отправляют на перепайку: исправить соединение под корпусом можно только сняв компонент.

Частые вопросы

Что показывает рентген пайки, а что нет?

По TI, рентген на просвет хорошо видит перемычки, замыкания, обрывы, отсутствующие или лишние шарики и пустоты в припое. Хуже он различает холодную пайку, неполное смачивание площадки, остатки флюса и загрязнения: на снимке видна форма плотного материала, а не качество границы. Поэтому TI называет рентген необходимым, но не исчерпывающим методом.

Сколько пустот под BGA и QFN допустимо?

TI в AN-1126 пишет, что пустоты до 25 % площади соединения шарика BGA обычно не влияют на надёжность. Для центральной площадки QFN в мощных применениях TI в SLUA271 ставит предел 50 % площади, а 25 % считает точкой, после которой дальнейшее уменьшение пустот почти не улучшает теплоотвод. Проверяют это рентгеном.

Каждую ли плату проверяют рентгеном?

Обычно нет. TI для QFN и SON пишет, что 100-процентный контроль, как правило, не делают: рентгеном отлаживают режимы печати пасты и оплавления, а затем выборочно следят за процессом. Для BGA TI тоже говорит о выборочном контроле процесса после монтажа.

Источники

  1. Texas Instruments. AN-1126 BGA (Ball Grid Array) (SNOA021C, May 2004) — разд. 6.1: в процессе монтажа BGA — рентгеновский контроль до оплавления (точность установки, перемычки пасты) и после оплавления (перемычки и пустоты); разд. 6.7: после монтажа для выборочного контроля процесса применяют рентген на просвет, он выявляет перемычки, замыкания, обрывы и пустоты; пустоты до 25 % площади соединения обычно не влияют на надёжность
  2. Texas Instruments. Flip Chip Ball Grid Array Package Reference Guide (SPRU811A, May 2005) — разд. 6: контроль пасты, отмывка и рентген необязательны и зависят от материалов и процесса; рентген после монтажа настоятельно рекомендуется — нет ли замыканий шариков и в допуске ли пустоты; разд. 7.1: AOI не видит соединения под корпусом; неразрушающие методы TI — рентген, снятие ВАХ, рефлектометрия (TDR), акустическая микроскопия (SAM), эндоскоп; рентген в реальном времени стандартного разрешения выявляет только замыкания и отсутствующие или двойные шарики, для пустот, неполного смачивания и брызг нужны более сложные системы; внутренние ряды — ламинография; рентген видит форму плотного материала, но обрывы, холодную пайку, остатки флюса и загрязнения различить трудно; табл. 10 — что видят рентген и оптика
  3. Texas Instruments. QFN and SON PCB Attachment (SLUA271C, revised December 2023) — разд. 5.4: QFN и SON обычно проверяют рентгеном на просвет; 100-процентный контроль, как правило, не делают — рентгеном отлаживают параметры процесса и затем следят за оборудованием; выявляет перемычки, замыкания, обрывы и пустоты; системы от ручных до автоматических; разд. 4.4: пустоты под площадкой в мощных применениях — не больше 50 %, проверять рентгеном

Нашли ошибку?

Смотрите также