一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法技术

本发明专利技术公开了一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法。该方法在安全环境下用装有准直器的伽马光子源辐射BGA封装芯片，伽马光子与芯片作用后反射至接收处理器。接收处理器中的闪烁体接收经芯片反散射的光子并通过光电倍增管倍增后由处理电路得出光子计数频率，经过仿真得到焊球顶面到接收处理器的高度，进而得到焊球高度。

A method for measuring the coplanar degree of solder joint of BGA package chip

The invention discloses a method for measuring the coplanar degree of solder balls of BGA packaging chips. The method uses a gamma photon source equipped with collimator to radiate the BGA chip in the safe environment, and the gamma photon is reflected to the receiving processor after acting with the chip. The scintillator in the receiving processor receives the photon from the backscatter of the chip and obtains the photon counting frequency by the processing circuit after multiplying the photomultiplier. The height of the ball top surface to the receiving processor is obtained by simulation, and then the height of the welding ball is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法
本专利技术涉及测量领域，具体是一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法。
技术介绍
引脚共面度是检测器件是否合格的一个最重要的指标。虽然在进行表面安装时，经过回流焊锡球和焊膏均会重新熔化，形成焊点，实现芯片和芯片基板之间的连接，从而克服不同高度的焊球引起的共面度问题，但是如果器件的焊球引脚共面度超标，安装时个别焊球与板接触不良，就会导致漏接、虚接。由于釆用封装的器件安装到板上后，其引脚焊点隐藏在芯片的底部，很难通过直接观察的方式对焊点的质量进行检测，当表面组装存在问题时返修困难。因此，在表面组装前，需要进行引脚的共面度检测。目前，对引脚焊点的焊球高度进行无损检测的常用方法有：人工目视检测、射线检测以及自动光学检测。伽马光子测量高度技术可以实现低高度的动态测量，而且精度满足要求。另外，由于基于伽马光子与物质相互作用技术的仿真分析已经非常成熟，可以利用蒙特卡洛方法建立模型并进行仿真分析。但是，该测量方法没用应用到焊球共面度测量领域。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)搭建测量装置：伽马光子源与接收处理器之间距离大于芯片尺寸，接收处理器能够接收到伽马光子源反散射后的光子，且伽马光子源与接收处理器位于同一高度；伽马光子源的准直器角度可控；(2)伽马光子源经过准直器发射光子到焊球和芯片基板表面，假设被测芯片有m×n个焊球，每行焊球排序i＝1，2，3……m，每列焊球排序为j＝1，2，3……n，因此每个焊球顶面到接收处理器的高度为h1ij；芯片基板表面到接收处理器的高度为h2；光子在芯片基板表面反散射回至接收处理器的光子数应为一常量，那么该光子数对应的h2同样为一常量；那么，为得到某一焊球高度hij只需得到这一焊球顶面到接收处理器的高度h1ij即可；hij＝h2-h1ij,(i＝1,2,3......m,j＝1,2,3......n)(1)光子在焊球顶面反散射回至接收处理器的光子数为Nij转换成相应的光子计数频率f(h1ij)，即f(h1ij)＝Nij×A(E,h1ij),(i＝1,2,3......m,j＝1,2,3......n)(2)其中，A(E,h1ij)为光子在不同距离下入射闪烁体后的电子设备转换系数，根据处理电路可知；光子在焊球顶面反散射回至接收处理器的光子数Nij通过光子通量与闪烁体有效面积SE可得，即Nij＝φij×SE,(i＝1,2,3......m,j＝1,2,3......n)(3)式中，由光源参数和装置中硬件的相对位置决定；再采用MCNP软件对目前装置硬件之间的位置关系和准直器的角度进行仿真，得到光子计数频率与高度之间的曲线，再根据上面求得的当前某一焊球的光子计数频率f(h1ij)，得到这一焊球顶面到接收处理器的高度h1ij，进而得到焊球高度hij；(3)调整准直器角度，重复步骤(2)，得到被测芯片m×n个焊球的每一个焊球高度hij，进而得到共面度信息。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：1.在BGA焊球共面度测量领域中使用伽马光子测量技术，之前伽马光子测量技术都是使用在测量高度距离方面，本专利技术创新地用于测量高度差伽马光子动态测量精度高，得到的结果更为精确可靠；2.测量过程中不会触碰焊球，因此不会由于测量造成焊球的失效；3.伽马光子灵敏度高，利用伽马光子技术的测量快速有效；4.伽马光子长期使用抗干扰性好，操作简单，后续发展容易。附图说明图1为本专利技术测量BGA封装芯片焊球共面度的方法一种实施例的工作原理示意图；具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供了一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法。该方法在安全环境下用装有准直器的伽马光子源1辐射BGA封装芯片，伽马光子与芯片作用后反射至接收处理器2。接收处理器2中的闪烁体接收经芯片反散射的光子并通过光电倍增管倍增后由处理电路得出光子计数频率，经过仿真得到焊球顶面到接收处理器的高度，进而得到焊球高度。本专利技术设计的测量BGA封装芯片焊球共面度的方法，基于如下硬件设计，如图1：硬件包括伽马光子源1和接收处理器2；所述伽马光子源1内部安装有准直器；所述接收处理器2内部安装有闪烁体、光电倍增管和处理电路。本专利技术提供了一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法(简称方法)，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)搭建测量装置：伽马光子源1与接收处理器2之间距离大于芯片尺寸，接收处理器2能够接收到伽马光子源1反散射后的光子，且伽马光子源1与接收处理器2位于同一高度；伽马光子源1为各项同性的点源137Cs，活度为298mCi，能量为0.662MeV，准直器角度可控；(2)伽马光子源1经过准直器发射光子到焊球和芯片基板表面，假设被测芯片有m×n个焊球，每行焊球排序i＝1，2，3……m，每列焊球排序为j＝1，2，3……n，因此每个焊球顶面到接收处理器2的高度为h1ij；芯片基板表面到接收处理器2的高度为h2；光子在芯片基板表面反散射回至接收处理器2的光子数应为一常量，那么该光子数对应的h2同样为一常量；那么，为得到某一焊球高度hij只需得到这一焊球顶面到接收处理器2的高度h1ij即可；hij＝h2-h1ij,(i＝1,2,3......m,j＝1,2,3......n)(1)光子在焊球顶面反散射回至接收处理器2的光子数为Nij转换成相应的光子计数频率f(h1ij)，即f(h1ij)＝Nij×A(E,h1ij),(i＝1,2,3......m,j＝1,2,3......n)(2)其中，A(E,h1ij)为光子在不同距离下入射闪烁体后的电子设备转换系数，根据处理电路可知；光子在焊球顶面反散射回至接收处理器2的光子数Nij通过光子通量与闪烁体有效面积SE可得，即Nij＝φij×SE,(i＝1,2,3......m,j＝1,2,3......n)(3)式中，由光源参数和装置中硬件的相对位置决定；再采用MCNP软件对目前装置硬件之间的位置关系和准直器的角度进行仿真，得到光子计数频率与高度之间的曲线，再根据上面求得的当前某一焊球的光子计数频率f(h1ij)，得到这一焊球顶面到接收处理器2的高度h1ij，进而得到焊球高度hij；(3)调整准直器角度，重复步骤(2)，得到被测芯片m×n个焊球的每一个焊球高度hij，进而得到共面度信息。本专利技术未述及之处适用于现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）搭建测量装置：伽马光子源与接收处理器之间距离大于芯片尺寸，接收处理器能够接收到伽马光子源反散射后的光子，且伽马光子源与接收处理器位于同一高度；伽马光子源的准直器角度可控；（2）伽马光子源经过准直器发射光子到焊球和芯片基板表面，假设被测芯片有m×n个焊球，每行焊球排序i=1，2，3……m，每列焊球排序为j=1，2，3……n，因此每个焊球顶面到接收处理器的高度为h1ij；芯片基板表面到接收处理器的高度为h2；光子在芯片基板表面反散射回至接收处理器的光子数应为一常量，那么该光子数对应的h2同样为一常量；那么，为得到某一焊球高度hij只需得到这一焊球顶面到接收处理器的高度h1ij即可；

【技术特征摘要】
1.一种测量BGA封装芯片焊球共面度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）搭建测量装置：伽马光子源与接收处理器之间距离大于芯片尺寸，接收处理器能够接收到伽马光子源反散射后的光子，且伽马光子源与接收处理器位于同一高度；伽马光子源的准直器角度可控；（2）伽马光子源经过准直器发射光子到焊球和芯片基板表面，假设被测芯片有m×n个焊球，每行焊球排序i=1，2，3……m，每列焊球排序为j=1，2，3……n，因此每个焊球顶面到接收处理器的高度为h1ij；芯片基板表面到接收处理器的高度为h2；光子在芯片基板表面反散射回至接收处理器的光子数应为一常量，那么该光子数对应的h2同样为一常量；那么，为得到某一焊球高度hij只需得到这一焊球顶面到接收处理器的高度h1ij即可；（1）光子在焊球顶面反散射回至接收处理器的光子数为Nij转换成相应的光子计数频率f(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楠，朱天成，李鑫，候俊马，王旭，仇旭东，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12