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PCBA大講堂:簡(jiǎn)介用紅墨水試驗(yàn) (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫有否破裂

發(fā)布時(shí)間 :2016-08-01 10:30 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
PCBA大講堂:簡(jiǎn)介用紅墨水試驗(yàn) (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊錫有否破裂
Red Dye Penetration Test(滲透染紅試驗(yàn))」又稱「紅墨水實(shí)驗(yàn)」是檢驗(yàn)電子零件的表面貼著技術(shù)(SMT)有無空焊或是斷裂(crack)的一種技術(shù)。這是一種破懷性的實(shí)驗(yàn),通常被運(yùn)用于電子電路板組裝(PCB Assembly)的表面貼著技術(shù)(SMT)上,可以幫助工程師們檢查電子零件的焊接是否有瑕疵。
因?yàn)槭瞧茐男詫?shí)驗(yàn),一般僅運(yùn)用在已經(jīng)無法經(jīng)由其他非破壞性方法檢查出問題的電路板上面,而且?guī)缀醵贾贿\(yùn)用在分析BGA(Ball Grid Array) 封裝的 IC,通常是為了可以更了解產(chǎn)品的不良現(xiàn)象,以作為后續(xù)生產(chǎn)的品質(zhì)改善參考,或是為了理清責(zé)任時(shí)使用。
其方法是利用適當(dāng)黏稠度的紅藥水(紅墨水)注射到懷疑有焊錫性不良的 BGA IC 底下,要先確認(rèn)紅藥水已經(jīng)完全進(jìn)入到 BGA IC 底下,等一段時(shí)間或烘烤待紅藥水干了以后,用工具(通常是一字起子)從電路板(PCB)上直接撬起,也有用膠黏住 BGA IC 然后用拉拔機(jī)器把 IC 硬取下來的。要注意:加熱溫度不可操過焊錫重新熔融的溫度。
 
其實(shí)深圳宏力捷覺得這個(gè)方法還滿像一般水電或管線工人抓漏的道理,先倒一些有明顯顏色的溶劑,然后看看那邊的水有顏色就可以抓到漏水滲漏的地方。
以上是自己土法煉鋼的方法,較專業(yè)的方法應(yīng)該要把電路板上懷疑有焊接(solder)問題的地方切割下來,然后將其整個(gè)浸泡到紅藥水當(dāng)中,再放入超音波振盪機(jī)(Ultrasonic cleaner)中震盪一段時(shí)間,讓紅藥水可以均勻地滲透到所有的裂縫深處,然后再取出烘烤,烘烤目的只是要烘干紅藥水而已,所以不需要使用太高的溫度,然后把待測(cè)樣品夾到治具中,將 BGA IC 拉開電路板,然后用高倍顯微鏡觀察其染色現(xiàn)象。
 
觀察已經(jīng)被撬起的電路板焊墊(pads)及IC的焊球(balls)是否有被染紅的痕跡,如果有焊接不良,例如裂縫、虛汗、空焊等現(xiàn)象應(yīng)該都可以看得出來有紅藥水滲透于錫球斷裂面的痕跡。
其原理是利用液體具有滲透(penetration)的特性,可以滲透到所有的縫隙來判斷焊接是否完好。一般的 BGA IC,其焊球的兩端應(yīng)該要個(gè)別連接到電路板及BGA IC本體,如果在原本應(yīng)該是焊接的球形地方出現(xiàn)了紅色藥水,就表示這個(gè)地方有空隙,也就是有焊接斷裂,再由焊接斷裂的粗糙表面來判斷是原本的焊接不良,或是后天不當(dāng)使用后所造成的斷裂。
一般來說,空焊及焊接不良的焊錫表面呈現(xiàn)圓滑狀,因?yàn)楹稿a具有較強(qiáng)的內(nèi)聚力,但也有例外,比如說氧化或異物污染亦會(huì)形成粗糙面;至于后天斷裂的表面則呈現(xiàn)較不規(guī)則的尖銳凹凸表面。
↓下圖為 Dye Penetration Test 的結(jié)果,可以很明顯的看出來左下角有很多顆的 BAG 焊球墊有沾染到紅藥水,表示這幾顆的焊球(balls)有空焊或斷裂的情形。 
圖為 Dye Penetration Test 的結(jié)果,可以很明顯的看出來左下角有很多顆的 BAG 焊球墊有沾染到紅藥水,表示這幾顆的焊球(balls)有空焊或斷裂的情形。


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