如何可靠检查BGA的焊接质量?

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dreamwings22 天前 -2017-11-01 21:27840404 0阶
通过搜索大体上知道可以通过X-Ray来检查,但是具体如何操作?包括知乎上也都语焉不详,我知道科创上玩X的大牛多,能否告知:
1、怎样通过X-Ray来检查BGA的焊接质量
2、是否可以自己Diy出一台这样的X-Ray设备,成本几何?(本人具备中等以上Diy技能,包括机械和电子)

radio22 天前 -2017-11-01 21:49840408 1阶
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最近d的机子拍的片。。

dreamwings22 天前 -2017-11-01 22:16840411 2阶
引用 radio:
278347

最近d的机子拍的片。。
能否告知具体如何操作,从来没接触过这方面,完全小白。

虎哥22 天前 -2017-11-01 23:25840421 3阶
其实最好的办法是CT。微焦点X射线快速成像,经计算机处理,锡球里面的气泡都能看到。
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然而,BGA具有很高的焊接成功率,除非是航天之类高要求的产品,或者专门干质检,量产时电测通过就可以了,没必要去搞这些手段。预算有限的情况下,买个光学对位的BGA焊台,对焊接质量的提升效果更为明显。

dreamwings21 天前 -2017-11-01 23:38840422 4阶
多谢虎哥,最近通过简易BGA返修台焊10几片ARM板,其中ARM芯片的焊接成功率极低,反复重焊,已经焊坏几个主芯片了,怀疑虚焊问题。就想看能不能通过X光照相找出原因,经虎哥提醒,买台好的焊台可能更靠谱。

[修改于 21 天前 - 2017-11-01 23:43:43]


ry7740kptv21 天前 -2017-11-02 08:04840426 5阶
引用 dreamwings:
多谢虎哥,最近通过简易BGA返修台焊10几片ARM板,其中ARM芯片的焊接成功率极低,反复重焊,已经焊坏几个主芯片了,怀疑虚焊问题。就想看能不能通过X光照相找出原因,经虎哥提醒,买台好的焊台可能更靠谱。
注意温度曲线设置,然后买点好点的助焊剂,基本没问题~同事做MX28的核心板至今没遇到过焊不好的~

xbwpc21 天前 -2017-11-02 12:31840441 6阶
最近也在焊BGA,用的没有光学对位的返修台,温度设置到上300下270感觉锡球不肯化,温度再高板子就糊了,很头疼。芯片是无铅球的XC6SLX16ftg256。

虎哥21 天前 -2017-11-02 12:49840444 7阶
引用 xbwpc:
最近也在焊BGA,用的没有光学对位的返修台,温度设置到上300下270感觉锡球不肯化,温度再高板子就糊了,很头疼。芯片是无铅球的XC6SLX16ftg256。
上下温度应该一样,或者下部更高一点。可以用热电偶校验一下出风温度是否准确,一般返修台下部风枪1.2千瓦,上部风枪0.8千瓦,如果功率不够就只有减小风量,导致吹不均匀。
这是一个典型温度曲线,上下一样,至少下部不应该设置得比上部低。
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弄点废板子练手艺,BGA是很好焊的了,没返修台也能搞。参考https://kechuang.org/t/82252

[修改于 21 天前 - 2017-11-02 12:55:52]


iSee21 天前 -2017-11-02 16:53840448 8阶
引用 xbwpc:
最近也在焊BGA,用的没有光学对位的返修台,温度设置到上300下270感觉锡球不肯化,温度再高板子就糊了,很头疼。芯片是无铅球的XC6SLX16ftg256。
  我现在用的是雷科的返修台,上面设置三段温区,120°的烘干和180的预热时间可以长一点,上升斜率0.8和1°,235°的焊接时间短一些,不超过30秒,上升斜率2°,下面热风和周围红外设两段温区,120°和180°,焊256pin无铅的成功率很高。

iSee21 天前 -2017-11-02 22:57840467 9阶
引用 xbwpc:
最近也在焊BGA,用的没有光学对位的返修台,温度设置到上300下270感觉锡球不肯化,温度再高板子就糊了,很头疼。芯片是无铅球的XC6SLX16ftg256。
底部的热风温度不宜设上200°,FR-4的板材在230°下只能过2-3次,工厂已经过过一次了,如果你拆的时候也是这个温度那就2次了,再焊上去就是3次,所以容易糊。180°的温度够用了,锡球上锡膏不宜多,薄但是要均匀,四个方向都要刷,次数多一些,相当于利用刷子去氧化物。

xbwpc20 天前 -2017-11-03 10:37840472 10阶
引用 iSee:
引用 xbwpc:
最近也在焊BGA,用的没有光学对位的返修台,温度设置到上300下270感觉锡球不肯化,温度再高板子就糊了,很头疼。芯片是无铅球的XC6SLX16ftg256。
底部的热风温度不宜设上200°,FR-4的板材在230°下只能过2-3次,工厂已经过过一次了,如果你拆的时候也是这个温度那就2次了,再焊上去就是3次,所以容易糊。180°的温度够用了,锡球上锡膏不宜多,薄但是要均匀,四个方向都要刷,次数多一些,相当于利用刷子去氧化物。
我觉得主要是助焊没上好的原因,加了些助焊油以后好了很多,温度我确实设高了,回头降一下。我的台子也是雷科的,板子比较小所以红外直接没开,不会有太大影响吧?

iSee20 天前 -2017-11-03 11:08840473 11阶
引用 xbwpc:
我觉得主要是助焊没上好的原因,加了些助焊油以后好了很多,温度我确实设高了,回头降一下。我的台子也是雷科的,板子比较小所以红外直接没开,不会有太大影响吧?
红外还是开一下好,比较小的话就开中间1个或3个,这点电费比起焊不好的损失少多了,还有房间里焊的时候尽量不要有风,关门关窗关空调关电扇,免得温度波动大;上风嘴要和芯片匹配,稍微大一点就行,下风嘴用大的做“面”加热;至于温度不用担心,这个温度下在6层板上我焊过的最大的无铅芯片是1156pin,成功率都很高的。

iSee20 天前 -2017-11-03 11:40840474 12阶
引用 虎哥:
引用 xbwpc:
最近也在焊BGA,用的没有光学对位的返修台,温度设置到上300下270感觉锡球不肯化,温度再高板子就糊了,很头疼。芯片是无铅球的XC6SLX16ftg256。
上下温度应该一样,或者下部更高一点。可以用热电偶校验一下出风温度是否准确,一般返修台下部风枪1.2千瓦,上部风枪0.8千瓦,如果功率不够就只有减小风量,导致吹不均匀。
这是一个典型温度曲线,上下一样,至少下部不应该设置得比上部低。
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弄点废板子练手艺,BGA是很好焊的了,没返修台也能搞。参考https://kechuang.org/t/82252
可能你的板子板材比较好吧,或者是不考虑维修只焊接一次。如果是普通的FR-4,这个温度设的太高了,新板子第一次焊接可能没问题,但是再拆再焊一次的话板子基本就差不多了。底部的温度和红外的一致,在焊接温区的时候保持在180°左右就可以了,至少别上200°;上热风按照芯片资料来,无铅的一般保持30s左右的235°就可以了。话说FR-4的性价比真是极好的,便宜又好用,在288个1.485G的lvds通道设计上我都用它,阻抗匹配后线长做到300mm没问题。

虎哥14 天前 -2017-11-09 16:23840598 13阶
引用 iSee:
可能你的板子板材比较好吧,或者是不考虑维修只焊接一次。如果是普通的FR-4,这个温度设的太高了,新板子第一次焊接可能没问题,但是再拆再焊一次的话板子基本就差不多了。底部的温度和红外的一致,在焊接温区的时候保持在180°左右就可以了,至少别上200°;上热风按照芯片资料来,无铅的一般保持30s左右的235°就可以了。话说FR-4的性价比真是极好的,便宜又好用,在288个1.485G的lvds通道设计上我都用它,阻抗匹配后线长做到300mm没问题。
温度高低可以根据焊料情况选择,不过谁告诉你下部温区要比上部低那么多,主观臆测的?

iSee14 天前 -2017-11-09 21:14840605 14阶
引用 虎哥:
温度高低可以根据焊料情况选择,不过谁告诉你下部温区要比上部低那么多,主观臆测的?
并非主观臆测,是有理论和实际基础的。首先我说的是普通FR-4等级,这也是碰到机会最多的板材,更高等级的板材确实温度可以再上去,但价格上去的会更多。“什么是TG值?FR-4的级别种类: 电路板必须耐燃,在一定温度下不能燃烧,只能软化。这时的温度点就叫做玻璃态转化温度(Tg点),这个值关系到PCB板的尺寸安定性。Tg指的是板料的玻璃化温度。普通板料(Normal Tg)约为130~150C,高Tg板料的Tg可达170-210C。”。过了Tg温度点,材料将发生物理和化学上的多种变化,特别是在工作台环境,较大的板子很难做到整体加热,局部的、较长时间的过热更容易引起板子弯曲、拱起等变形,这是我说的温度不要超过200°的主要原因。其次的考虑是维修问题,温度越高,能拆装的次数越少,pcb板厂都会有相关温度和焊接次数的限制,在规格书里应该能找到或者直接问到。

虎哥13 天前 -2017-11-10 13:56840638 15阶
PCB板的耐热是一个考虑因素,但不是下部温区比上部低的理由。如果希望良好焊接,上部两百多度的热风一样需要把电路板加热到焊接温度以上,不存在焊锡到了融化温度,而PCB还没达到Tg的情况,否则必然产生冷焊。况且,如果认为上下部有较大温度差是合理的,就不能排除不同板层之间热膨胀不均匀而导致的错动,这种错动对金属化孔会造成不良影响。
为了良好焊接,上下部应当使用基本一致的温度,甚至下部略高于上部都是合理的。BGA焊接时,中心部分几乎完全依赖芯片封装传热,如果焊盘温度更低,热量散失大,就可能导致中心部分靠近PCB的接触面温度不足,发生不良。

iSee13 天前 -2017-11-10 16:02840642 16阶
引用 虎哥:
PCB板的耐热是一个考虑因素,但不是下部温区比上部低的理由。如果希望良好焊接,上部两百多度的热风一样需要把电路板加热到焊接温度以上,不存在焊锡到了融化温度,而PCB还没达到Tg的情况,否则必然产生冷焊。况且,如果认为上下部有较大温度差是合理的,就不能排除不同板层之间热膨胀不均匀而导致的错动,这种错动对金属化孔会造成不良影响。
为了良好焊接,上下部应当使用基本一致的温度,甚至下部略高于上部都是合理的。BGA焊接时,中心部分几乎完全依赖芯片封装传热,如果焊盘温度更低,热量散失大,就可能导致中心部分靠近PCB的接触面温度不足,发生不良。
线路板传热效果远远不如芯片,特别是绝大多数用BGA的都是用多层板的情况下,中间都是大片、大片的电源和地的铜箔,走的信号线又非常细,焊盘也非常小,如果想隔着线路板来融化焊锡的话代价太大了,只怕焊锡还没化焊盘都已经脱胶了。DDR3芯片尺寸9mm*15.5mm,16*16的256pin芯片17mm*17mm,这么一点指甲盖大的芯片在合适的风嘴加热下基本没太大的温差,跟PCB的尺寸就不在一个级别上。无铅焊锡的熔点一般在210-220°左右,底部的热风和周围的红外主要是保持线路板在一个合适的温度下,使上热风的235°通过芯片传下来的热量不至于立即消散,只要能在220°以上坚持几秒钟就能保证焊接质量。芯片本身整体处于235°下1-2分钟都是安全的。就比如说你用电烙铁焊器件吧,板子还是常温的,难道就焊不上去了吗?

[修改于 13 天前 - 2017-11-10 16:06:10]


虎哥13 天前 -2017-11-10 16:13840643 17阶
用烙铁焊接时,烙铁头要同时加热焊盘和引脚,焊锡是热的导体之一,最终焊盘需要超过焊锡的熔点。此时焊盘与PCB的粘胶也要接受高温,为啥没见PCB坏掉?热风焊接时,对于吹不到的芯片底部,主要依靠封装和焊锡作为热的导体(辐射热起次要作用),此时焊锡的传热能力就不得不加以考虑。特别是BGA球作为导热体,这东西那么小,传热效果当然比不上烙铁头直接接触焊盘。而且,烙铁焊接的温度远远高于焊锡融化温度,通常需要开到300度去,与热风焊接不可相提并论。
这个帖子中,我阐明的工艺参数是上下部温区温度基本相同,你抛出一个下部温区必须比上部温区低(eg.55℃),指责我的温度设置不对。我不赞同你的设置,就是这么简单一个事情。如果你的设置合理有效,那就继续按你的理论操作即可,我把该说的道理说清楚就行了,仅供参考。

[修改于 13 天前 - 2017-11-10 16:21:31]


iSee13 天前 -2017-11-10 16:19840644 18阶
上热风不是用来加热板子的,是用来加热芯片的,焊不同大小的芯片要选择不同大小的风嘴。所以实际板子的上下两面温差会比你说的更大,但正因为上热风没有加热板子,所以也不需要担心不同板层之间热膨胀不均匀而导致的错动这个事情,因为这本来就不在我们的控制范围内。话说你上热风一直是用一个最大的风嘴来同时加热板子和芯片吗?

iSee13 天前 -2017-11-10 16:25840645 19阶
我没说必须低50°还是30°的事情,我只是说为了板子不变形,后期还能维修,不要超过200°。我本身是做研发的,常用的BGA不少,同一块板子大大小小的BGA多的有8-9片,所以即使不维修也要多次焊接,如果板子变形的话后面会很不好焊。样板都是自己亲手焊的,这样没批量的时候也知道是否工艺合理。多年的经验,也是仅供参考。

虎哥13 天前 -2017-11-10 17:11840646 20阶
关于下部加热器应该设定多高温度的问题,相关工艺手册没有写明,缺少公认的资料,所以有些不同意见在所难免。我仅在某焊接设备厂家的资料中看到过一次相关说明,指出有BGA芯片的SMA,考虑到BGA的阴影效应,下部加热器的温度曲线应当与上部一致或略高。
但对于下部也有元件的SMA,有铅焊接时,下部通常不超过165度,以使下部实际温度不高于183度,避免下部元件掉落。
BGA焊接存在两次塌陷现象,如果部分焊球与焊盘接触处的温度不能达到合金温度(eg.235℃),这部分焊球(通常在中部)就不能和周围的焊球一致塌陷,无法达到较好强度。从这个角度来说,较高的下部温度是有利的。当然如果要考虑保护板子,低一点也许是可以的,但我不认为应该低太多。还有一种办法是延长加热时间,极端而言,就算下部不加热,仅仅靠顶部热风,只要时间够,阴影效应就不复存在,也是可以焊上的。

苦丁茶9 天前 -2017-11-14 10:56840785 21阶
发错了删帖,,

[修改于 9 天前 - 2017-11-14 12:00:24]


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