芯耀
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一、BGA破坏性染色分析介绍
BGA破坏性染色分析是一种电子组装焊接质量的分析手段。它利用液体的渗透性，将焊点置于红色染剂中，让染料渗入焊点裂纹，干燥后将焊点强行分离，通过观察开裂处界面颜色状态来判断焊点是否断裂。这种方法可以检验印刷电路板上BGA及IC的焊接情况，通过观察、分析PCB及IC组件的焊点染色情况，从而对焊接开裂情况进行判定。
如果焊接的球形出现了红色药水，就表示这个地方有空隙，也就是有焊接断裂，由焊接断裂的粗糙表面来判断是原本的焊接不良，或是后天不当使用后所造成的断裂。BGA破坏性染色分析通常用于检查BGA焊接不良，比如PCB或锡球氧化、焊盘锡膏没有涂沫到位、波峰焊炉温或区线有问题等生产端造成的问题。如果PCB或BGA的焊盘上没有红墨水痕迹，但在焊盘周边可以看到明显的红墨水浸入到焊盘下面并染色，这种情况说明PCB或BGA芯片的质量有问题。
1、目前相关分析方法之比较表
2、材料需求?
1）. 染剂 _ Dykem-80696?2）. 清洗剂_IPA?3）. 手套 ?4）. 吸管?5）. 气枪 ?6）. 一字起子
3、DYKEM染剂特色?
? 极薄无厚度之膜层, 不易破裂损伤 ? 渗透力强, 迅速干固 ? 可清晰显现配合面相对变化 ? 能忍受刮痕, 间隙或锐角及表面变化 ? 无甲苯(无毒)
4、操作环境?
1）. 需在专用之chamber中操作 ? 抽风设备 ? 废水回收 ? 附设气枪 ? 独立操作空间2）. 使用完之后之 溶液统一回收 管制
5、PCBA导入Dye Stain检查站别
1）.完成SMT回焊制程之后?2）.DIP波焊制程之后?3）.DIP之ICT测试之后?4）.ICT后之F/T之后?5）.成品或半成品完成包装之后
二、染色分析操作流程
1、作业流程：
2、操作注意事项:?
1). 试片做染色实验时需先将水银电池移除, 其他之 零组件, 如散热片等在不影响染色进行下不可预 先移除, 以避免分析试片遭到外力破坏
2). 试片染色前需确认完全将清洗液以Air gun喷干
3). 染色时滴管需沿着BGA四周完整滴定染色
4). 烘烤时须待烤箱达到工作温度(125 ℃)始可将样 本试片放入烤箱中烘烤
5). 进行BGA拔除程序时需注意不可伤害到BGA之 四个角落之锡球
6). 分离之试片需注意不可以手碰触, 断面放置时需 面朝上
7). 分析时, 需以Air gun将分析试片之断面完整清理, 以避免断面之碎屑影响分析之结果
三、染色分析
1、分析注意事项:?
1）.分离之试片需注意不可以手碰触, 断面放置时 需面朝上
2）.分析之仪器需先以光学显微镜进行初步分析, 再以侧视(side view)显微镜进行样本拍摄
3）.使用侧视(side view)显微镜时, 需以2D镜头进 行拍摄, 如需要进一步分析判定时则改采可旋 转式镜头进行拍摄分析
4）.样本拍摄照片需分别撷取样本之零件端断面照 片, 及其对应之PCB Pad端之断面照片
5）.分析重点需确认样本四个角落有无异常, 观察 断面之焊锡有无锡洞空孔等异常现象发生
2、SMT制程验证– BGA銲点气泡(Void)?
? 藉由破坏之BGA銲点断面观察焊接之质量
3、BGA气泡(Void) 判定准则?
根据IPC-A-610H检测规范, 气泡之截面积不 可超过其断面之截面积之25% 举例说明:
4、PCBA制程验证– BGA焊接锡裂(Crack)
? 依锡裂之染料渗透之程度可分为
1）. Micro Crack- Type A 2）. Partial Crack- Type B 3）. Full Crack- Type C
5、BGA焊接容易发生锡裂的位置
6、BGA焊接主要发生锡裂的原因?
1）. 焊接不良?2）. 不适当的搬运?3）. 裁板?4）. 于生产制程中缺乏治具承载: 如T/U, DIP插件段?5）. ICT/ATE测试治具设计不良?6）. 附属组装段: BIOS组装, 散热片组装?7）. 不适当的包材
7、BGA之断面之分析
1）、Type 1 & 2 = 零件Substrate端与零件PAD间a. 观察断面之銲点外观是否异常?b. 发现染液渗透–锡裂? ?BGA零件之焊接断面_锡裂示意图1
BGA零件之焊接断面_锡裂示意图2
2) Type 3 & 4 = 锡球及锡球与PCB之PAD间
a. 初步观察断面之气泡现象是否异 常
b. 观察断面之銲点外观是否异常
c. 发现染液渗透–锡裂: 该产品测 试会发生测试不稳或NG的情况
3）BGA之断面之分析 Type 5 = PCB PAD与PCB基材之间
a. 焊垫脱离
b. 当零件拔除时未发现染液渗透 ? 很好的焊接
c. 发现染液渗透情况 – 产品组装 必遭受强大外力破坏,此类型产品 无法经由rework修复,必须报废
8、BGA Mapper分析软件
1) 纪录BGA之截断面分布，及统计各种层别之断面 比例，进而了解BGA整体之銲锡性分析
2)操作流程
3）BGA Mapper 分析
a. BGA Mapper之统计结果分析
四、其他方式的Dye Stain 检验方法
1、抽真空染色法
1). 在可抽真空之容器中对试片进行染色
2). 优点: 可使染色液充分对试片进行染色渗透
3). 缺点: 需预先将分析之试片切割下来, 如此试片 将遭受另一次应力破坏, 影响分析结果
2、辅助治具拔除法?
1）. 利用辅助治具以杠杆原理将零件拔除
2）. 优点: 可观察完整的BGA断面
3）. 缺点: 耗时, 需制作治具及购买AB胶及固化胶
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