BGA芯片级封装焊点完整性的内窥检查

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1、PCB上的元件（PBGA）激光探测器经由计算机元件内部焊点的实时图象检査系统芯片级封装焊点完整性的内窥检查摘要木论文第一次报告内窥镜检查法应用于芯片级封装（CSP,如上的倒台装焊晶片FCF）焊点完整性的非破坏性检查。借用医疗仪器技术，内窥镜被用于可视化地检杳一个器官的内部。现在ERSA和KURTZ已经发展和完善了这个概念，开发出ERSASCOPE检查系统并与成熟而友好的软件相结合，以便进行数据和图象分析。我们已经成功地应用这种内窥镜检查方法评估了CSP中焊点的完整性，例如冷焊点、离开高度测量、探杏球焊点的内部排列。由丁•这种

2、新仪器最近才被采用，我们还将与ERSA和KURTZ#一起报告获得可达到的焊点完整性最佳检杳的最新结果。通过分析我们EPA中心客户的各种CSP样品，我们已经见证了内窥镜检查法应用于CSP焊点的非破坏性检查吋的巨大威力，发现这种方法在微型电子封装质量评价方血具有广泛的用途。我们也将就本检査方法应用于CSP给出一个中肯的评论。导言便携式电子工业的趋势是尽可能地薄、小、轻［1］。倒装焊晶片和UBGA这样的芯片级封装（CSP）是最先进的技术，己经在大量各种便携式电器上获得了普及。山于在这些高级的封装中，焊球的尺寸和间距非常小，任何组装

3、缺陷（例如质量差的焊点）都将导致相当大的可靠性问题，一个焊点的故障就可能毁掉整个产品。现今，为了确定焊点的完整性，X射线分层摄影法是普遍使用的检查方法Z—。X光检杳已经发展为在线和离线非破坏性隐蔽焊点（尤其是BGA、CSP以及倒装焊晶片元件［2・3］中的焊点）检查的最新水平。曲线编号峰值温度（°C）液相线上时问（秒）加热因子Qn（°C）振动寿命N50%（小时）焊高（毫米）Tupl-1186173323.20.156Tupl-219136205100.50.151Tupl-319731307146.50.146Tupl-420

4、349682180.80.141Tupl-52075186445.20.132Tupl-6212100200430.20」04农1冋流焊曲线参数在发现许多可能的缺陷（例如桥接、未对齐、孔穴）的同时，其他一些关键的缺陷更难探测到，例如过剩的助焊剂残渣、表面结构以及微小的裂缝。高质量的X光设备的戸人投资常常是许多小公司延期将这个有效的检查方法整A到其质量控制过程屮的因索。焊点的可视化检查是评估过程控制屮的一个关键而必要的步骤。借川咲疗仪器的技术，内窥镜被用丁•可视化地检查一个器官的内部。内窥镜检查法已经发展成为在难于进入的环境中

5、进行可视化检查的一种技术[4-6]oERSA和KURTZ已经发展并完善了这个概念，并开发出了ERSASCOPE检査系统，结合成熟而友好的软件，可进行数据和图象的分析。这种检查系统的成木只是一个X光系统成木的一小部分，但是通过观看BGA、FC和CSP,它却能提供隐蔽焊点隐蔽图象的横截面非破坏可视图彖。在木论文屮，我们己经成功地使川这种内窥镜检查方法评估了CSP中的焊点的完整性，例如冷焊、离开高度测量以及探查球焊点内部排列。而且,我们讨论了在CSP和BGA元件卞隐蔽焊点非破坏检查屮内窥镜检查法的应用。实验和结果A样殆准备使川CA

6、SIOYCM-55OOV贴片机和BTUVIP-70N炉在氮气中，将uBGACSP46T・75（Sn/Pb共晶焊球，直径0.33mm,）放置并焊接到FR-4C

7、J刷电路板（PCB）上。使川6个温度曲线冋流该组件°元件和PCBZ间的时间分辨温度使用温度采集仪形机（SuperM.O.L.EE31-900-45/10）测量。在液线温度测得的温度T（（）°C的积分用于逼近术语tx△T。这个积分取名叫“加热因子它被看作是冋流曲线的特征[7]。「冋流曲线对应的加热因子、峰值温度、液相线上时间总结在表1屮。该样品服从振动疲劳试验。一个56g

8、重的钢质螺柱被粘结在每个uBGA封装的上而。用加速度为RMS（均方根）9.1g.频率为30Hz的正弦激励摇动器。振动循环一致持续到失效发生为止。振动寿命（N50%）与Q”的对应关系列于表1中。B离开高度测暈焊点疲劳寿命随着加热因子Q.的不同而不同。疲劳寿命的变化可归因于焊点小颗粒变粗以及金属互化物（IMC）的成人家知道，在离开髙度和加热因子Qn之间存在一定的关系。因此焊高是评估焊接质量的一个重要参数。内窥镜可以用ImagcDoc图象处理和测暈软件测暈离开同度。系统进行光学校准之后，高度、宽度、半径以及角度筹都可以很容易地测量

9、到，精度为O.Olmmo可以检査和测童川不同加热因子冋流的CSP的焊高，如图2所示。测量到的离开高度列在表1中。离开高度与加热因子0的1111线如图3所示。随着加热因子Qn的递增，离开高度线性递减。而根据振动试验的结果，最佳的离开窩度范围是从（）.14到0.15mmo图2：不同曲线冋流的C