基于微焦点X射线BGA焊点缺陷检测分析

基于微焦点X射线BGA焊点缺陷检测分析

袁强强，姚俊，孟龙，闫昆，金正伟

中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 陕西西安 710076

摘要：BGA是一种高密度的封装工艺，已被广泛用于电子设备的生产。但是，受焊接温度梯度大和焊点间距较窄等因素的制约，BGA焊点容易出现焊接质量差和焊点开裂等问题，从而影响到产品的可靠性与稳定性。基于微焦X射线技术的BGA对焊接接头进行无损探测，其分辨率高、灵敏度高，可对焊接过程中的微细裂纹进行快速准确的探测。基于此，本文开展基于微焦点x射线BGA焊点缺陷检测研究，旨在为提高BGA焊缝的质量奠定基础。

关键词：微焦点X射线；BGA封装；焊点检测；缺陷分析

基于微焦点x射线技术的应用可为BGA焊接缺陷检测提供精准的手段，利用微焦X光的高分辨图像，对BGA焊接过程中出现的焊缝、气孔和裂纹等缺陷进行精确的探测。技术直接提高焊接工艺的精度，也可使得生产过程中能够及时发现并修复焊接出现的缺陷，进而提高焊接设备的使用效率和可靠性。该技术无需对焊接点进行损伤探测，具有无接触、无损伤的特点，能够最大限度提升测试效率，从而减少制造成本。

一、BGA检测图像处理技术

BGA图像处理技术是电子制造领域的重要环节，其核心是图像滤波、焊点轮廓提取及气泡提取。

（一）图像滤波法

采用图像滤波算法，消除噪声、消除干扰，提高图像的清晰度。常用滤波方法有中值滤波器、高斯滤波器、均值滤波器等，这些方法在对图像进行平滑处理的同时，可以很好地保持图像的边缘（如表一）。

表一：对比不同图像滤波方法在BGA检测中的效果

（二）焊点轮廓提取

焊点轮廓提取就是将焊点边界信息准确地提取出来，以供分析与识别。该步骤涉及边缘提取、形态学处理以及轮廓提取，以实现焊点与周围环境的有效区分，从而保证焊点检测的精度与稳定性（如图一）。

图一：焊点轮廓提取示意图

（三）气泡提取

气泡提取指的是对BGA焊接过程中可能产生的气泡缺陷进行检测和识别，气泡是影响焊点质量及可靠性的重要因素，因此对气泡缺陷进行及时检测和治理显得尤为重要。利用图像处理技术，可有效提取缺陷的位置、形状、尺寸等信息，为缺陷修复及质量控制奠定基础。

二、缺陷识别

BGA图像处理是现代制造业中重要的技术手段，其可以帮助生产线快速、准确发现焊接质量问题，从而保证产品质量达到标准。焊接过程中存在的主要问题诸多，包括焊点偏大、焊点起泡、焊点歪斜、漏焊、连桥、焊点开焊、焊点变形等。不同的故障均会影响产品质量，针对各种故障有效识别，有助于了解缺陷的本质，从而采取有效措施加以解决。焊点偏大是一种普遍现象，主要原因是焊锡量太大或温度过高。数据统计表明，焊点偏大的概率在5%左右，严重影响了焊点周边设备的可靠性。基于此，研究提出通过调整焊接工艺、控制焊锡量和优化焊接工艺等措施来防止焊锡偏大的发生。焊点气泡也是焊接过程中普遍存在的一种质量问题，会使焊点之间的连接强度变差，从而影响产品的稳定性。据统计，焊接过程中产生的气体残留或焊锡杂质引起的焊点气泡发生率约为3%。针对焊点起泡的问题，研究提出加强焊接前的清洗工作，从而控制焊接温度及时间，通过选用优质焊料等措施，有效减少气泡的产生。另外，还需要对焊接过程中出现的焊点错位、焊点缺失、连桥、焊点开焊、焊点变形等缺陷进行及时的检测和处理，相关行业通过进一步优化生产工艺，从而提高产品质量与稳定性（如表二）。

表二：常见的BGA焊接缺陷及对应的参数

结合上述相关数据分析来看，不同类型的焊接缺陷对焊点连接强度的影响是不同的。焊点缺失、连桥等缺陷对连接强度影响最大，且存在较大的缺陷区域及位置偏移量，导致连接强度降低比例较大。焊点偏移、焊点变形虽频繁，但对焊点强度影响不大，影响相对较小。因此，BGA检测图像处理技术中，根据焊接缺陷的不同采用不同技术进行处理，以此保障焊接质量的可靠性。通过详细的数据分析，有利于相关人员快速识别焊接存在的缺陷，借鉴BGA图像处理技术可为技术人员提供指导，从而提高生产效率及产品质量。

三、实验结果与分析

针对基于微焦X射线技术的BGA焊点缺陷检测方法进行实验与研究，并对技术进行综合分析。有利于相关行业发现使用微焦X射线对BGA焊点中的各种缺陷进行检测，如裂纹、虚焊、气泡等，是当下行之有效的手段。该方法不仅能对缺陷进行精确定位，而且能提供高分辨率的微观图像，有助于深入分析缺陷的本质及成因。试验过程中，发现BGA焊点存在常见的缺陷问题，如焊点开焊、焊点偏移等。通过分析虚焊缺陷产生的原因，认为主要原因是焊接温度不够、焊接时间不够、焊料质量等存在问题。另外，在电路板上还发现一些较为严重的裂纹缺陷，各种缺陷可能导致焊点失效，从而影响整个电路板的稳定性与可靠性。综合以上研究结果，项目提出基于BGA技术的焊点缺陷检测方法是一种高效、准确、可靠的检测方法，有助于企业快速发现并解决焊点缺陷，提升产品质量与可靠性。相信在今后的工作中，技术人员会对该技术进行进一步优化，从而拓展其应用范围，可为我国电子制造业的发展奠定技术基础。

结束语：

综上所述，通过本项目研究，深入探讨BGA焊接形成缺陷的机制，进一步阐明焊接接头内部的微观机理，对提高焊接性能及质量具有指导意义。立足持续发展与革新的年代，只有时刻关注科技，提升自身的业务水准与科研实力，方可持续走在业界前列。相信未来，基于微焦点X射线BGA混合焊点缺陷检测技术持续发展，经过不断探索，进一步提升检测的效率与准确性，从而为制造行业带来更多的技术创新与突破。

参考文献：

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[2]曹捷，麻树波，张国琦，赵宝升，赛小锋，李伟.新型高分辨率BGAX射线检测机[J].电子工艺技术.2008（06）

[3]喻春雨，常本康，魏殿修.新型X光成像系统及其性能分析[J].仪器仪表学报.2007（01）