BGA開(kāi)路檢測：面向測試的設計方法

　　球柵列陣封裝的日益發(fā)展和流行給制造商和設備供應商不斷帶來(lái)了新的挑戰。由于隱藏焊點(diǎn)數量高，通過(guò)視覺(jué)檢測或者電氣檢測無(wú)法檢測缺陷，因此需要使用其它檢測技術(shù)。

　　特別是BGA開(kāi)路正在成為當前復雜的PCBA檢測中最關(guān)鍵的缺陷類(lèi)型之一。開(kāi)路是視覺(jué)檢測系統的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。盡管X光可以“看到”焊點(diǎn)的直徑差異，但通常很難檢測出這些差異是否明顯，即確定什么時(shí)候這些差異是真正的開(kāi)路，什么時(shí)候屬于制造流程正常變化。

　　歐洲一家大型電子簽約制造商Selcom集團，十年前率先使用3D自動(dòng)X(jué)光檢測，在復雜電路板制造上改進(jìn)流程控制和缺陷檢測能力。BGA的日益流行給Selcom帶來(lái)了新的挑戰。他們決定在一個(gè)獨特的研究中，把焊盤(pán)設計中面向測試設計方法與使用Open Outlier專(zhuān)利的自動(dòng)X(jué)光檢測技術(shù)相結合以解決這個(gè)問(wèn)題。

　　Selcom面向測試的設計理念是改變焊盤(pán)形狀，以便在回流焊過(guò)程中當與焊盤(pán)發(fā)生接觸時(shí)，焊點(diǎn)形成一個(gè)形狀，而當沒(méi)有發(fā)生接觸時(shí)，又會(huì )出現另一個(gè)明顯不同的形狀。在橢圓形焊盤(pán)中，焊錫在發(fā)生接觸時(shí)會(huì )產(chǎn)生一個(gè)橢圓形狀，而在沒(méi)有發(fā)生接觸時(shí)會(huì )保持圓形。維修人員便可以簡(jiǎn)便地區分良好的(橢圓形)焊點(diǎn)和開(kāi)路(圓形)

　　焊點(diǎn)，并由此可以從X光系統中迅速檢測出缺陷焊點(diǎn)（見(jiàn)圖）。

　　圖中，焊接良好時(shí)焊盤(pán)會(huì )形成橢圓形。若不發(fā)生接觸，焊盤(pán)仍將保持圓形。通過(guò)采用Open Outlier專(zhuān)利技術(shù)的3D自動(dòng)X(jué)光檢測技術(shù)，維修人員只需在一系列橢圓中查找圓形，就可以簡(jiǎn)單地確定開(kāi)路。

　　但是，在設計測試焊盤(pán)時(shí)需要考慮幾個(gè)細節。一是焊點(diǎn)的強度和耐用性。焊點(diǎn)的強度取決于焊盤(pán)的尺寸。如果焊盤(pán)太小，那么會(huì )損害絕對強度，并且降低焊點(diǎn)的完整性。二是電路板空間影響著(zhù)適應電路板上的通孔、銅箔和測試點(diǎn)的能力。如果焊盤(pán)太大，那么會(huì )影響電路板設計。最后，如果橢圓度太小，那么橢圓焊盤(pán)將更難與圓形開(kāi)路焊點(diǎn)區分開(kāi)來(lái)，由此損害系統精度，同時(shí)可能會(huì )提高測試誤報率。

　　Selcom在使用橢圓焊盤(pán)和非橢圓焊盤(pán)的情況下測試了各種器件類(lèi)型。研究結果表明，橢圓焊盤(pán)進(jìn)一步擴大了自動(dòng)X(jué)光檢測的精度，特別是當3D自動(dòng)X(jué)光和BGA Open Outlier專(zhuān)利技術(shù)結合使用時(shí)。圓形BGA焊盤(pán)缺陷檢測率對于各種BGA達到了79%~90%。當對相同BGA設計了橢圓焊盤(pán)之后，缺陷檢測率提高到93%~100%！
這是面向測試的設計研究工作，目的是在受控的環(huán)境下比較不同解決方案，并評估其在生產(chǎn)環(huán)境中的潛在應用。在測試效果、X光缺陷檢測功能和維修效果方面的結果，預示了極具前景的BGA開(kāi)路檢測的新方法。您也可以考慮進(jìn)行類(lèi)似研究，以查看面向測試的設計和檢測是如何影響及明顯改善BGA開(kāi)路缺陷檢測功能。