近期，小編接到一些來自半導體行業(yè)的客戶咨詢，他們希望了解如何進行球柵陣列(BGA)測試，包括應該使用哪些設備和具體的操作方法。

球柵陣列(BGA)作為電子封裝技術的一種，具有高密度、高可靠性和優(yōu)良的電性能等特點，廣泛應用于半導體芯片、微電子器件等領域.然而，在BGA的生產和應用過程中，可能會出現各種質量問題，如焊球共面性不良、焊球拉脫力不足等，這些問題會嚴重影響產品的性能和可靠性。

因此，對BGA進行嚴格的測試和質量控制至關重要。本文科準測控小編將詳細介紹球柵陣列(BGA)的測試方法，以確保其質量和可靠性。

一、測試原理

球柵陣列(BGA)測試原理主要涉及對BGA封裝芯片的焊球共面性和焊球拉脫力進行綜合評估。焊球共面性測試通過測量焊球頂點與基準平面之間的距離差值，確保焊球與基板接觸良好，避免焊接缺陷；而焊球拉脫力測試則通過施加垂直于器件表面的拉力，測量焊球與基板之間的結合強度，以評估焊接質量和可靠性。通過這兩種測試方法，可以全面檢測BGA封裝芯片的質量，確保其在電子設備中的穩(wěn)定性和可靠性，并根據測試結果進行工藝優(yōu)化、材料控制和設備維護等質量控制措施，提高產品的性能和可靠性。

二、檢測內容

1、焊球共面性測試

1） 測試目的

焊球共面性測試的目的是測定BGA焊球的共面度，即焊球頂點與基準平面之間的距離差值.共面度是衡量BGA焊接質量和可靠性的重要指標之一，共面度不良會導致焊接時焊球與基板接觸不良，進而引發(fā)焊接缺陷，如虛焊、短路等，影響電子器件的性能和可靠性.

2）檢測設備

a、Beta S100推拉力測試機

Beta S100推拉力測試機是用于為微電子引線鍵合后引線焊接強度測試、焊點與基板表面粘接力測試及其失效分析領域的專用動態(tài)測試儀器，常見的測試有晶片推力、金球推力、金線拉力等，采用高速力值采集系統(tǒng)。根據測試需要更換相對應的測試模組,系統(tǒng)自動識別模組量程。可以靈活得應用到不同產品的測試，每個工位獨立設置安全高度位及安全限速，防止誤操作對測試針頭造成損壞。且具有測試動作迅速、準確、適用面廣的特點。適用于半導體IC封裝測試、LED 封裝測試、光電子器件封裝測試、PCBA電子組裝測試、汽車電子、航空航天等等。亦可用于各種電子分析及研究單位失效分析領域以及各類院校教學和研究。

b、設備特點

采用Beta S100推拉力測試機進行焊球共面性測試.Beta S100推拉力測試機是一種高精度的動態(tài)測試儀器，能夠準確測量焊球共面度，設備測量準確度應在規(guī)定偏差的±10%以內，能夠滿足BGA焊球共面性測試的精度要求.

C、測試方法  

樣品準備：將待測BGA器件小心放置在測試平臺上，確保焊球朝上，避免對焊球造成損傷.

基準平面建立：選擇三個具有到植球面最大垂直距離的焊球頂點，這三個點形成基準平面.由焊球形成的三角形基準平面應包括器件重心，如果構建的基準平面不包括器件重心，則使用下一個和植球面具有最大垂直距離的焊球來構建有效的基準平面 .

測量共面度：使用Beta S100推拉力測試機的測量工具，測量每個焊球頂點和基準平面之間的距離，記錄最大測量差值，即為共面度。

2、焊球拉脫力測試

1） 測試目的

焊球拉脫力測試的目的是測量BGA焊球的抗拉脫能力，即焊球在受到垂直于器件表面的拉力作用下，焊球與基板之間的結合強度.焊球拉脫力是評估BGA焊接質量和可靠性的重要指標之一，拉脫力不足會導致焊球在受到外力作用時脫落，影響電子器件的正常工作 .

2）測試設備

同樣采用Beta S100推拉力測試機進行焊球拉脫力測試.Beta S100推拉力測試機配備有校準的負載單元和傳感器，能夠提供并記錄施加于焊球的拉力，并對負載提供規(guī)定的移動速率，滿足焊球拉脫力測試的需求.

3）測試方法

a、樣品制備：在測試前，應對焊球進行目檢，以保證它們的形狀完好，無焊劑殘留或污染物.如果在不去除鄰近焊球的情況下，拉力爪不能夾住焊球，這時應使用工具，如鋒利的刀片，去除臨近的焊球。

b、安裝拉力爪：根據受試焊球的尺寸選擇合適的拉力爪，并設置相應的拉力爪的鎖定壓力.合適的拉力爪是指使焊球產生形變的程度小。

c、施加拉力：選擇并安裝和焊球直徑相匹配的拉力爪，并在Beta S100推拉力測試機上夾住受試樣品，以使焊球可以在垂直于樣品表面的方向上被拉起.啟動測試機，逐漸增加拉力，直至引線斷裂或焊點脫落，記錄此時的最大拉力值。

d、記錄與分析：記錄失效數據，包括失效時的最大拉力值和失效的分離模式.根據記錄的拉力值和失效模式，對比相應標準中的合格要求，判斷焊球拉脫力是否滿足規(guī)范。

3、測試結果分析與質量控制

1）數據分析

完成測試后，整理并分析所有樣品的測試數據，進行綜合評估.對于焊球共面性測試，分析共面度數據的分布情況，找出共面度不良的樣品，并分析其可能的原因，如焊接工藝參數不當、焊球質量不穩(wěn)定等.對于焊球拉脫力測試，分析拉脫力數據的平均值和標準偏差，建立有代表性的基于平均值和標準偏差的失效判據。

2）質量控制措施

工藝優(yōu)化：根據測試結果，對焊接工藝參數進行優(yōu)化，如調整焊接溫度、時間、壓力等，以提高焊球共面性和拉脫力.對于共面性不良的樣品，可以調整焊接設備的精度和穩(wěn)定性，確保焊球的均勻性和一致性。

材料控制：加強對焊球材料的質量控制，確保焊球的成分、尺寸和形狀符合要求.對于拉脫力不足的樣品，可以更換焊球材料或改進焊球的表面處理工藝，以提高焊球與基板之間的結合強度。

設備維護：定期對Beta S100推拉力測試機進行維護和校準，確保設備的精度和穩(wěn)定性，避免因設備故障導致測試結果的偏差。

通過以上測試方法和質量控制措施，可以有效地檢測和控制球柵陣列(BGA)的質量，提高產品的可靠性和性能，滿足電子行業(yè)對高質量電子器件的需求。

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