如果你是個(gè)smt工程師，那你一定用(yòng)過X-Ray，也(yě)用(yòng)它看過BGA，可(kě)是你看來(lái)看去BGA的(de)焊球(ball)都一樣，你如何判斷BGA有沒有空焊？ 通(tōng)常來(lái)說，一般人(rén)使用(yòng)X-Ray都隻能看看焊錫有沒短路(short)、少錫、氣泡(void)，但如果要用(yòng)來(lái)判斷BGA的(de)錫球(ball)是否有空焊就有點難，其實如果細心一點的(de)話(huà)還(hái)是可(kě)以找到一點蛛絲馬迹來(lái)判斷是否有空焊。
一般來(lái)說X-Ray照(zhào)出來(lái)的(de)影(yǐng)像都隻是簡單的(de)2D投影(yǐng)畫(huà)面，用(yòng)它來(lái)檢查短路(short)很容易，但用(yòng)它來(lái)檢查空焊就難倒了(le)不少人(rén)，因爲每苛求看起來(lái)都是圓的(de)，實在看不出來(lái)有沒有空焊，雖然近年來(lái)也(yě)有号稱可(kě)以照(zhào)出3D影(yǐng)像的(de)X-Ray，但是所費都不眦啊！而且能否如商家所宣稱的(de)那麽神奇，實在不敢妄想。
這(zhè)裏分(fēn)享你一個(gè)小撇步，如何用(yòng)傳統的(de)2D平面X-Ray影(yǐng)像判斷BGA是否空焊。
BGA錫球變大(dà)造成空焊
首先想想同一個(gè)BGA IC的(de)錫球應該都是一樣的(de)大(dà)小，其中如果有些錫球是空焊，有些球是焊錫完整，那這(zhè)兩種焊錫的(de)形狀是否會有些不一樣？答(dá)案是肯定的(de)，試想同樣體積的(de)錫球經過壓縮後，好的(de)焊錫會有一部份錫球的(de)錫分(fēn)散到PCB的(de)焊墊(pad)而使焊球變小；有空焊的(de)錫球則不會，錫球經過壓縮後反而會使錫球變大(dà)。
下(xià)圖表示同樣大(dà)小的(de)錫球發生空焊時(shí)，錫球的(de)直徑反而會變大(dà)，當然最好比較一下(xià)正常闆子的(de)焊球是否都一樣大(dà)，因爲有些闆子的(de)設計會造成錫球變得(de)比較小，後面會再詳述。
▼下(xià)圖爲實際的(de)例子說明(míng)錫球直徑變大(dà)，表示焊錫空焊(solder skip)。
▼從下(xià)面這(zhè)張X-Ray的(de)圖片，你可(kě)以看得(de)出來(lái)哪一顆BGA錫球空焊了(le)嗎？運用(yòng)一下(xià)上面教你的(de)方法～
▼現在我畫(huà)幾條直線你再看看是否有發現那一顆BGA的(de)錫球比較大(dà)，有空焊的(de)可(kě)能？再回去看一下(xià)上面那張圖，确認看看你沒有看走眼。
導通(tōng)孔(vias)導至錫量不足的(de)空焊
另外一種空焊現象是錫量不足，這(zhè)種現象通(tōng)常發生在焊墊有導通(tōng)孔(via)的(de)時(shí)候，因爲錫球流經回流焊(Reflow)時(shí)部分(fēn)的(de)錫會因爲毛細現象(wicking)流進導通(tōng)孔而造成錫量不足，有時(shí)候導通(tōng)孔在焊墊旁也(yě)會造成這(zhè)樣的(de)問題。這(zhè)時(shí)候從X-Ray上看出來(lái)的(de)球體就會變小，錫量被導通(tōng)孔吃(chī)到掉太多(duō)就會空焊。通(tōng)常我們不建議(yì)導通(tōng)孔做(zuò)在焊墊上，焊墊旁的(de)導通(tōng)孔也(yě)要用(yòng)綠漆(solder mask)蓋起來(lái)，以後會討(tǎo)論導通(tōng)孔在墊(via in pad)的(de)缺點及補救辦法。
▼這(zhè)是導通(tōng)孔(via)擺在焊墊旁(solder pad)的(de)不良設計，這(zhè)種設計焊錫非常容易流進通(tōng)孔而造成錫量不足的(de)空焊現象。
錫球内有氣泡産生空焊
還(hái)有一種BGA空焊形成的(de)原因是錫球中有氣泡(voids)，根據IPC7095 7.4.1.6的(de)規範，一般電子業适用(yòng)于 Class 1 ，其所有氣泡的(de)孔直徑加起來(lái)，不可(kě)以超過BGA直徑的(de)60%。 如果氣泡太大(dà)就會造成空焊或焊錫斷裂的(de)現象。(2010/11/22更正，一般電子産品應适用(yòng)于Class 1，而非Class 3，另新增各種等級的(de)解釋)
- Class 1：适用(yòng)于一般消費性電子産品。BGA的(de)氣泡要求要不得(de)大(dà)于60％(直徑)或36％(面積)。
- Class 2：适用(yòng)于商業/工業用(yòng)的(de)電子産品。BGA的(de)氣泡要求要不得(de)大(dà)于42％(直徑)或20.25％(面積)。
- Class 3：适用(yòng)于軍用(yòng)/醫療用(yòng)的(de)電子産品。BGA的(de)氣泡要求要不得(de)大(dà)于30％(直徑)或9％(面積)。
- 2012-Jul-01更新：根據 IPC-7095B 7.5.1.7規格更新，現在BGA錫球内的(de)氣泡準統一要求要不得(de)大(dà)于25%(直徑)或6.25%(面積)。
▼錫球氣泡大(dà)到足以影(yǐng)響到焊接的(de)質量，下(xià)圖是錫球切片後的(de)剖面，可(kě)以很明(míng)顯看到氣泡已經有錫球的(de) 1/3 大(dà)了(le)。
▼這(zhè)是由X-Ray照(zhào)出來(lái)的(de)錫球氣泡，有些氣泡已經大(dà)到 0.5d 了(le)。
