红墨水染色试验

广电计量检测（湖南）有限公司潘峰主要内容1、染色试验定义，作用，适用范围2、操作指示3、失效模式4、注意事项染色试验定义，作用，适用范围1、定义：染色试验（Dye&Pry)将产品通过红墨水浸泡，抽真空，烘烤和剥离等一系列工序，再通过观察、分析PCB及IC组件的焊点染色情况，从而对焊接开裂情况进行判定。2、作用：与切片分析的横切面相反，染色试验是看纵截面的开裂的分布，能较好的找到应力分布点，亦可用于例行产品焊接质量评估。是失效分析中常用的重要方法。3、适用范围：BGA,CPUSocket、以及QFN等贴片元器件。染色试验操作指示1、将样品浸入异丙醇清洗以去除样品上的污物和焊接时残留的松香。2、用压缩气吹干样品。3、然后将样品浸入到红墨水中并真空处理1h（无需加热，室温即可）。图1：红墨水浸泡的样品图2：真空烤箱4、取出样品沥干，放入80℃的干燥箱中烘干一晚直至隔天，或者在80℃真空炉中烘干至少2h。染色试验操作指示图3：从红墨水中取出样品图4：在烤箱或真空烤箱中烘烤染色试验操作指示5、从炉中取出样品检查红墨水是否完全干燥，如果没有则需要继续烘干直至完全干燥。6、样品冷却至室温后，用砂纸打磨样品和胶棒表面以得到粗糙的粘接面。图5：烘干之后的样品染色试验操作指示7、样品冷却至室温后，用砂纸打磨样品和胶棒表面以得到粗糙的粘接面。8、小心地在已打磨的元器件和胶棒面上抹上乐泰胶，然后将胶棒垂直地粘在元器件表面。图6：打磨后的样品图7：将胶棒粘在样品上染色试验操作指示9、当胶水干结后，拔开样品，切割至适合的大小准备在显微镜下检查。样品上不能有太高的元器件以免检查中破坏镜头。图8：拔开样品图9：切割样品（PCB和BGA面）图10：切开后的样品染色试验操作指示10、在显微镜下检查线路板和元器件断裂面情况。图11：立体显微镜和金相显微镜失效模式CuPadonComponentComponentSubstratePCBLaminateCuPadonPCBType1:BGAPrepregSeparationType2:BGASolderSeparationType3:PCBSolderSeparationType4:PCBPrepregSeparationBGAballCuPadonComponentComponentSubstratePCBLaminateCuPadonPCBType1:BGAPrepregSeparationType2:BGASolderSeparationType3:PCBSolderSeparationType4:PCBPrepregSeparationBGAballCuPadonComponentCuPadonPCBType5:Non-wettingbetweenBGAballandsolderfromComponentSubstratePCBLaminateBGAballSolderfromsolderpastesolderpasteCuPadonComponentCuPadonPCBType5:Non-wettingbetweenBGAballandsolderfromComponentSubstratePCBLaminateBGAballSolderfromsolderpastesolderpasteCuPadonComponentCuPadonPCBType6:SolderelongationduetowarpagePCBLaminateBGAballSolderfromsolderpasteComponentSubstrateCuPadonComponentCuPadonPCBType6:SolderelongationduetowarpagePCBLaminateBGAballSolderfromsolderpasteComponentSubstrateCuPadonComponentComponentSubstratePCBLaminateCuPadonPCBBGAballType7:Severedyeinvoid/severeshrinkageCuPadonComponentComponentSubstratePCBLaminateCuPadonPCBBGAballType7:Severedyeinvoid/severeshrinkage图12：失效模式前5种为最常见失效模式，后两种通常不判定为失效，但同样需拍照以作制程警示。Non–wetting(虚焊，无润湿）PCBsideBGAsidePCBsideBGAsidePCBprepregseparation(基材开裂）PCBsideBGAsidePCBsolderseparation(锡球靠PCB面开裂）注意事项1、在拿到样品后，拍照，清洗及浸泡的过程中需轻拿轻放，以免人为造成开裂。2、如果遇到CPU插槽式的BGA，或表面不平整的样品，可以手工制作纸盒配以环氧树脂胶包裹住上端，或用砂轮打磨。3、打磨，拉拔的过程中，胶水应适宜，不能太多，以免流到元件内部而很难干，导致拔开的一瞬间未干的胶水溅到样品表面，无法正常检查。同时拔开后的样品也要注意保护好不受外界污染。4、在显微镜底下检查时，白色的锡球断开面宜用明场模式观察，基材的断开面宜用荧光模式观察，同时关闭连接电脑的开关，完全在目镜下检查，待拍照时再打开，通常情况下用100X检查，锡球太小的用200X，太大的可用50X。5、如果发现有两层断面的，应用小刀片轻轻挑开上一层，检查底下一层是否有问题。注意事项6、在检查时，需仔细确认是否是真正的开裂导致红墨水渗透，还是外来污染物沾在表面，或是缩锡，空洞里面的红墨水，还是由于拉拔过程锡球变形断裂面呈球面的现象，都要仔细区分。7、拍照及报告格式(仅供参考，因各公司要求或客户要求不一致）：7.1：对于整块样品检查完毕没发现问题的，通常拍摄四个角的锡球或引脚的图片，再配以一张低倍的整体照。对于有问题的样品，少量的可以全拍，锡球数量太多的，可以考虑只选择代表性的每个失效模式各拍几张，但是在做图谱时必须将所有有问题的点标注出来。7.2：对于样品太小，或是焊接太牢固的元件，拉拔失败，无法进行二次打磨和拉拔的，可以就实际情况拍照反映。标注在报告图谱中。