Viele Bälle, kein Tor. Automatische Röntgenprüfung von BGAs im Linientakt. Andreas Türk

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1 Viele Bälle, kein Tor. Automatische Röntgenprüfung von BGAs im Linientakt. Andreas Türk

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3 Automatische Röntgenprüfung von BGAs im Linientakt. 4

4 Inhalt Eine These Die Prüfabdeckung und das nicht prüfen von BGAs. Abnahmekriterien für BGA-Lötstellen Forderungen der IPC. BGA Prüfung in der Praxis Prüfung nach IPC. Vergleich der Röntgentechnologien - 2D, 2.5D, 3D. Fazit Zusammenfassung 5

5 eine These Durchschnittliche Automotive Baugruppe: 2000 Bauelemente: 8324 Lötstellen 28 Bauelemente mit verdeckten Lötstellen : 3056 Lötstellen % verdeckte Lötstellen: 36,7% Prüfabdeckung Lötstellen AOI: 63,3% Prüfabdeckung Lötstellen AXI: 100% 6

6 Abnahmekriterien für BGA-Lötstellen IPC-A-610 Abnahmekriterien für elektronische Baugruppen IPC-7095 Anleitung für den Montageprozess von BGAs 7

7 Abnahmekriterien für BGA-Lötstellen Nach IPC A-610E. Merkmal Ausrichtung Lotkugelabstand Klassen1, 2, 3 Lotkugelversatz verletzt nicht minimalen Isolationsabstand. Lotkugelabstand verletzt nicht minimalen Isolationsabstand. Lötverbindung Keine Brückenbildung; BGA-Lotkugeln kontaktieren und benetzendie Anschlussflächen und bilden eine kontinuierliche, elliptische, runde oder säulenförmige Verbindung Poren Die Poren belegen 25%oder weniger von der Fläche einerbeliebigen Kugel im Röntgenbild. 8

8 BGA-Prüfung in der Praxis Angelehnt an die IPC A-610E Bewertung von: Merkmal Ausrichtung Lotkugelabstand Klassen1, 2, 3 Lotkugelversatz verletzt nicht minimalen Isolationsabstand. Lotkugelabstand verletzt nicht minimalen Isolationsabstand. Bestimmung des Ball-Versatz (Mitte CAD-Daten zu Mitte Ball) CAD BGA Versatz x y 9

9 BGA-Prüfung in der Praxis Angelehnt an die IPC A-610E Bewertung von: Merkmal Lötverbindung Klassen1, 2, 3 Keine Brückenbildung Ball-Form (Rundheit, Achsenverhältnis) Kurzschlussmaske 10

10 BGA-Prüfung in der Praxis Angelehnt an die IPC A-610E Bewertung von: Merkmal Lötverbindung Klassen1, 2, 3 BGA-Lotkugeln kontaktieren und benetzendie Anschlussflächen und bilden eine kontinuierliche, elliptische, runde oder säulenförmige Verbindung Ball-Fläche, Ball-Grauwert, Grauwert Ball zu Leiterplatte Ball-Form (Rundheit, Achsenverhältnis) 11

11 BGA-Prüfung in der Praxis Angelehnt an die IPC A-610E Bewertung von: Merkmal Klassen1, 2, 3 Poren Die Poren belegen 25% oder weniger von der Fläche einerbeliebigen Kugel im Röntgenbild. Void-Fläche, Void-Grauwert % Anteil Voidfläche bezogen auf Lot-Schnittfläche 12

12 BGA Prüfung in der Praxis Welche Prüftechnologie einsetzen? senkrecht schräg Schichten 13

13 BGA Prüfung in der Praxis, 2D Überlagerungen bei beidseitiger Bestückung Prüfabdeckungsverlust! ScopeLine MX Prüfaussage: Ausrichtung, Kugelabstand Vorhandensein Ball Ball-Form Brückenbildung Poren (Voids) Fremdkörper (Ball abgehoben) 14

14 BGA Prüfung in der Praxis, 2.5D Ball abgehoben / Open / Head-In-Pillow ScopeLine MX ScopeLine MX OK NOK 16

15 BGA Prüfung in der Praxis Grenzen 2D, 2.5D. Was tun bei beidseitiger Bestückung? 2D (senkrechte Durchstrahlung) Überlagerung von drei Bestückebenen 3D (rekonstruierte Ebene BGA1) Trennung der Bestückebenen, BGA prüfbar 18

16 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D BGA abgehoben (3D Slice) 19

17 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D BGA Padgestaltung als Tear-Drop 20

18 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D BGA Padgestaltung als Tear-Drop 21

19 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Voiding<< 5% 22

20 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Voiding <10% 23

21 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Voiding >25% 24

22 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Kurzschluss 25

23 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Vorteil 3D: Stets Draufsicht auf Lötstellen. Somit einheitliche Bibliothek nutzbar. 26

24 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Vorteil 3D: Stets Draufsicht auf Lötstellen. Somit einheitliche Bibliothek nutzbar. 27

25 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Vorteil 3D: Stets Draufsicht auf Lötstellen. Somit einheitliche Bibliothek nutzbar. 28

26 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Vorurteil Quelle: aerztezeitung.de 29

27 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Konventionelle AXI-Systeme benutzen Stop-and-Go-Bildaufnahme! Stop Stop-and and-go Go - Bildaufnahme 30

28 BGA-Prüfung in der Praxis, 3D Die X-Line 3D benutzt eine schnelle, scannende Bildaufnahme! Mehr als 3-fach schneller gegenüber Stop-and and-go Go-Bildaufnahme BEREIT FÜR DEN LINIENEINSATZ Scannende Bildaufnahme 31

29 Fazit BGA Inspektion ist MUSS für hohe Prüfabdeckung BGA Inspektion (optisch) nur mittels Röntgen möglich 2D und 2,5D Röntgensysteme sind nur bedingt geeignet (Überlagerungen, aufwendige Programmierung, Bilder schwer zu interpretieren) X-Line 3D als 3D Röntgensystem prüft Lötstellen in Schichten (somit BGA Prüfung auch bei beidseitiger Bestückung) X-Line 3D zeigt Lötstellen stets in der Draufsicht; somit einheitliche Bibliothek verwendbar 32

30 Andreas Türk

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