红墨水染色试验,英文简称dye&pry,是一种利用液体渗透性,使用油性高粘稠度的特殊染色剂对焊点进行着色,使缺陷点位现行的失效分析方法。
对样品进行着色,经干燥后将BGA与PCB板分离,通过对断裂面是否有被染色来判定电子零件焊接工艺是否存在虚焊、假焊、裂缝等缺陷。针对被染色的情况,通过对断裂部位和断裂面形貌来推断缺陷产生的原因。红墨水染色试验能够提供断裂面的三维分布图,方便SMT工艺制造者和失效分析工程师了解产品的不良,为后续焊接工艺的参数调整提供参考,或是为寻找产品失效原因提供依据。
对于存在染色的器件,试验结果一般选用如下图1所示的“染色点位分布”来呈现。其中,方格表示器件所有焊点的分布;黑色方格表示此处不存在焊点;白色方格表示此处焊点无异常不存在染色;绿、黄、橙、红方格表示此处焊点存在染色(不同颜色代表不同染色面积占比,如下图2);方格内数字(1、2、3、4、5)表示此处染色焊点的断裂模式(如下图2)。
图1 染色点位分布
图2 红墨水染色试验断裂模式及着色面积占比示意
断裂模式1
染色断裂发生在BGA基材与BGA焊盘之间,原因可能是器件端焊盘附着力太差(BGA多次回流、回流温度过高等)、器件应力(组装、使用导致弯曲等)。
断裂模式2
染色断裂发生在BGA焊盘与BGA锡球之间,原因可能是器件置球工艺问题。
断裂模式3
染色断裂发生在BGA锡球与PCB焊盘之间,原因可能是BGA焊球表面污染或者氧化、PCB焊盘污染或者氧化 。
断裂模式4
染色断裂发生在PCB基材与PCB焊盘之间,原因可能是PCB端焊盘附着力太差(PCB板多次回流、回流温度过高等)、PCB板应力(组装、使用导致弯曲等)。
断裂模式5
染色断裂发生在BGA锡球中间,这时候需要观察断裂面是光滑圆弧面还是粗糙面,光滑圆弧面,表示可能是HIP,反则可能是外部应力引起的开裂。