ESPI在板级BGA封装器件焊球失效检测中的应用

摘要

板级组装球栅阵列封装(BGA)和塑料引线芯片载体(PLCC)等器件使用回流工艺焊接到PCB上。其焊点作为器件与PCB之间的互连,决定了器件整体的可靠性。由于焊点通常位于器件主体之下,焊后检测不易。电子散斑干涉(ESPI)是一种光学无损检测技术,具有纳米级高灵敏度和高精度的特点。利用ESPI对微小位移的高精度分辨率,有可能对组装器件中焊点缺陷造成的位移变化进行分析。结合进一步分析,可以识别并定位失效焊点。
　　 本论文提出一种用ESPl结合有限元分析(FEM),检测板级组装器件中焊点完整性的方法,包括:用ESPI测量封装器件在简单静力载荷下的离面位移,根据条纹形状和位移值定位失效焊点;及建立被测器件在不同失效模式下的FEM模型,比较FEM的计算位移与ESPI的测量解,确定焊点的失效模式。测试了完好、焊球分层和焊球脱落的模拟BGA器件,完好、焊球分层的实际BGA器件,及完好、边角引脚分层和中间引脚分层的实际PLCC器件,验证该方法的有效性。
　　 模拟BGA器件的ESPI条纹在失效焊点附近发生突变,器件表面的位移值在失效焊点处显著增加。与FEM的计算解吻合,ESPI测得器件在失效焊点处的位移值,随内部缺陷程度加重而增大。证实ESPI结合FEM的方法对焊点数量少、间距大的模拟器件有效。
　　 在实际BGA和PLCC器件的测试中,ESPI测量对边角焊点缺陷响应灵敏,条纹形状与位移分布均能指出失效焊点所在位置,并且符合FEM的计算结果。但未能检出中间引脚分层实际PLCC器件的焊点缺陷。证实在当前实验条件下,ESPI结合。FEM的方法更适合检测实际器件边角的焊球缺陷。
　　 综上所述,本论文提出的用ESPI结合FEM检测焊点完整性的方法,可以检出板级组装器件中的焊点缺陷,简单、无损地定位失效焊点,判断失效模式,尤其适用于边角位置的焊点。