三、ＢＧＡ检测方法的探讨
目前市场上出现的ＢＧＡ封装类型主要有：ＰＢＧＡ（塑料ＢＧＡ）、ＣＢＧＡ（陶瓷ＢＧＡ）及ＴＢＧＡ（载带ＢＧＡ）。封装工艺中所要求的主要性能有：封装组件的可靠性；与ＰＣＢ的热匹配性能；焊球的共面性；对热、湿气的敏感性；是否能通过封装体边缘对准，以及加工的经济性能。需指出的是，ＢＧＡ基板上的焊球不论是通过高温焊球（９０Ｐｂ／１０Ｓｎ）转换，还是采用球射工艺形成，焊球都有可能掉下丢失，或者成型过大、过小，或者发生焊球连、缺损等情况。因此，需要对ＢＧＡ焊接后质量情况的一些指标进行检测控制。
目前常用的ＢＧＡ检测技术有电测试、边界扫描及Ｘ射线检测。
·电测试 传统的电测试，是查找开路与短路缺陷的主要方法。其唯一的目的是在板的预制点进行实际的电连接，这样便可以撮合一个使信号流入测试板、数据流入ＡＴＥ的接口。如果印制电路板有足够的空间设定测试点，系统就能快速、有效地查找到开路、短路及故障元件。系统也可检查元件的功能。测试仪器一般由微机控制，检测不同ＰＣＢ时，需要相应的针床和软件。对于不同的测试功能，该仪器可提供相应工作单元来进行检测。例如，测试二极管、三极管时用直流电平单元，测试电容、电感时用交流单元，而测试低数值电容及电感、高阻值电阻时用高频信号单元。
·边界扫描检测 边界扫描技术解决了一些与复杂元件及封装密度有关的搜寻问题。采用边界扫描技术，每一个ＩＣ元件设计有一系列寄存器，将功能线路与检测线路分离开，并记录通过元件的检测数据。测试通路检查ＩＣ元件上每一个焊接点的开路、短路情况。基于边界扫描设计的检测端口，通过边缘连接器给每一个焊点提供一条通路，从而免除全节点查找的需要。尽管边界扫描提供了比电测试更广的不可见焊点检测专门设计印制电路板与ＩＣ元件。电测试与边界扫描检测都主要用以测试电性能，却不能较好检测焊接的质量。为提高并保证生产过程的质量，必须找寻其它方法来检测焊接质量，尤其是不可见焊点的质量。
·Ｘ射线测试 有效检测不可见焊点质量的方法是Ｘ射线检测，该检测方法基于Ｘ射线不能象透过铜、硅等材料一样透过焊料的思想。换言之，Ｘ射线透视图可显示焊接厚度、形状及质量的密度分布。厚度与形状不仅是反映长期结构质量的指标，在测定开路、短路缺陷及焊接不足方面，也是很好的指标。此技术有助于收集量化的过程参数，这些补充数据有助于降低新产品开发费用，缩短投放市场的时间。
①Ｘ射线图象检测原理 Ｘ射线由一个微焦点Ｘ射线管产生，穿过管壳内的一个铍管，并投射到实验样品上。样品对Ｘ射线的吸收率或透射率取决于样品所包含材料的成分与比率。穿过样品的Ｘ射线的吸收率或Ｘ射线敏感板上的磷涂层，并激出发光子，这些光子随后被摄像机探测到，然后对该信号进行处理放大，有计算机进一步分析或观察。不同的样品材料对Ｘ射线具有不同的不透明系数，处理后的灰度图像显示了被检查的物体密度或材料厚度的差异。
②人工Ｘ射线检测 使用人工Ｘ射线检测设备，需要逐个检查焊点并确定其是否合格。该设备配有手动或电动辅助装置使组件倾斜，以便更好地进行检测和摄像。但通常的目视检测要求培训操作人员，并且易于出错。此外，人工设备并不适合对全部焊点进行检测，而只适合作工艺鉴定和工艺故障分析。
③自动检测系统 全自动系统能对全部焊点进行检测。虽然已定义了人工检测标准，但全自动系统的检测正确度比人工Ｘ射线检测方法高得多。自动检测系统通常用于产量高且品种少的生产设备上。具有高价值或要求可靠性的产品与需要进行自动检测。检测结果与需要返修的电路板一起送给返修人员。这些结果还能提供相关的统计资料，用于改进生产工艺。
自动Ｘ射线分层系统使用了三维剖面技术。该系统能检测单面或双面表面贴装电路板，而没有传统的Ｘ射线系统的局限性。系统通过软件定义了所要检查焊点的面积和高度，把焊点剖成不同的截面，从而为全部检测建立完整的剖面图。
目前已有两种检测焊接质量的自动测试系统上市：传输Ｘ射线测试系统与断面Ｘ射线自动测试系统。传输Ｘ射线测试系统源于Ｘ射线束沿通路复合吸收的特性。对ＳＭＴ的某些焊接，如单面ＰＣＢ上的Ｊ型引线与微间距ＱＦＰ，传输Ｘ射线系统是测定焊接质量最好的办法，但它却不能区分垂直重叠的特征。因此，在传输Ｘ射线透视图中，ＢＧＡ元件的焊缝被其引线的焊球遮蔽。对于ＲＦ屏蔽之下的双面密集型ＰＣＢ及元器件的不可见焊接，也存在这类问题。
断面Ｘ射线自动测试系统克服了传输Ｘ射线测试系统的众多问题。它设计了一个聚焦断面，并通过上下平面散焦的方法，将ＰＣ的水平区域分开。该系统的成功在于只需较短的测试开发时间，就能准确检查焊接点。但断面Ｘ射线测试系统提供了一种非破坏性的测试方法，可检测所有类型的焊接质量，并获得有价值的调整装配工艺的信息。
④选择合适的Ｘ射线检测系统
选择适合实际生产中应用的、有较高性能价格比的Ｘ射线检测系统以满足控制需求是一项十分重要的工作。最近较新出现的超高分辨率Ｘ射线系统在检测分析缺陷方面已达微米水平，为生产线上发现较隐蔽的质量问题（包括焊接缺陷）提供了较全面的、比较省时的解决方案。在决定购买检测Ｘ射线系统之前，一定要了解系统在实际生产中的应用方面及所要达到的功能，以便于确定系统所需的最小分辨率，与此同时也就决定了所要购置的系统的大致价格。当然，设备的放置、人员的配置等因素也要在选购时通盘考虑。
四、ＢＧＡ的返修
由于ＢＧＡ封装形式与传统的表面元件不同，其引脚分布在元件体底部，所以ＢＧＡ的维修方式也不同于传统的表面元件。
ＢＧＡ返修工艺主要包括以下几步：
电路板，芯片预热→→拆除芯片→→清洁焊盘→→涂焊锡膏，助焊剂→→贴片→→热风回流焊
★ 电路板，芯片预热的主要目的是将潮气去除，如果电路板和芯片的潮气很小（如芯片刚拆封，这一步可以免除）。
★ 拆除的芯片如果不打算重新使用，而且电路板可承受高温，拆除芯片可采用较高的温度（较短的加热周期）。
★ 清洁焊盘主要是将拆除芯片后留在ＰＣＢ表面的助焊剂，焊锡膏清理掉，必须使用符合要求的清洁剂。为了保证ＢＧＡ的焊接可靠性，一般不能使用焊盘上旧的残留焊锡膏，必须将旧的焊锡膏清除掉，除非芯片上重新形成ＢＧＡ焊锡球。由于ＢＧＡ芯片体积小，特别是ＣＳＰ芯片体积更小，清洁焊盘比较困难，所以在返修ＣＳＰ芯片时，如果ＣＳＰ的周围空间很小，就需使用非清洗焊剂。
★ 在ＰＣＢ上涂焊锡膏对于ＢＧＡ的返修结果有重要影响。为了准确均匀方便地涂焊锡膏，Henlywin恒立威科技提供HL-A06C型助焊膏(FLUX)系列.通过选用与芯片相符的模板，可以很方便地将助焊膏均匀涂在电路板上。选择模板时，应注意ＢＧＡ芯片会比ＣＢＧＡ芯片的模板厚度薄，因为它们所需要的助焊膏量不同。使用非清洗焊锡膏，回流温度应选的低些。
★ 贴片的主要目的是使ＢＧＡ芯片上的每一个锡球与ＰＣＢ上每一个对应的焊点对正。由于ＢＧＡ芯片的焊点位于肉眼不能看到的部位，所以必须使用专门的设备来对中。
★ 热风回流焊是整个返修工艺的关键。其中，有几个问题比较重要：
芯片返修回流焊的曲线应当与芯片的原始焊接曲线接近，它的热风回流焊曲线可分成四个区间：预热区，加热区，回流区，冷却区，四个区间的温度、时间参数可以分别设定，通过与计算机连接，可以将这些程序保存以便随时调用。
在回流焊过程中要正确选择个区的加热温度和时间，同时应注意升温的速度，一般，在１００℃以前，最大的升温速度不超过６℃／秒，１００℃以后最大的升温速度不超过３℃／秒，在冷却区，最大的冷却速度不超过６℃／秒。因为过高的升温和降温速度有可能损坏ＰＣＢ和芯片，这种损坏有时是肉眼不能观察到的。恒立威科技可以提供配套设备。不同的芯片，不同的焊锡膏，应选择不同的加热温度和时间。如ＣＢＧＡ芯片的回流温度应高于ＰＢＧＡ的回流温度，９０Ｐｂ／１０Ｓｎ应较７３Ｐｂ／Ｓｎ焊锡膏选用更高的回流温度。
热风回流焊中，ＰＣＢ板的底部必须能够加热。这种加热的目的有两个：避免由于ＰＣＢ板的单面受热而产生翘曲和变形，使焊锡膏溶化的时间缩短。对大尺寸板返修ＢＧＡ，这种底部加热尤其重要。恒立威提供的ＢＧＡ返修设备的底部加热有两种：一种是热风加热，一种是红外加热。热风加热的优点是加热均匀，一般返修工艺建议采用这种加热。红外加热的优点是温度升高快，但缺点是ＰＣＢ受热不均匀。要选择好的热风回流喷嘴。热风回流喷嘴属于非接触式加热，加热时依靠高温空气流使ＢＧＡ芯片上的各焊点的焊锡同时溶化。需要它将ＢＧＡ元件密封，保证在整个回流过程中有稳定的温度环境，同时可保护相邻元件不被对流热空气加热损坏。
五、结束语
ＢＧＡ作为一种多引脚集成电路的新的封装技术，其贴装、焊接与检测在ＳＭＴ技术领域中还都是新课题，随着进一步的深入研究，其成果必将会使ＳＭＴ进入一个新的阶段。