BGA电子电路焊接质量检测技术

BGA电子电路焊接质量检测技术

 

1、BGA焊接检验可分为破坏性检验、非破坏性检验和工艺性检验三类。按BGA焊接检验进行的过程，BGA焊接检验可分为：焊前检验、BGA焊接过程中检验、焊后检验、

安装调试质量检验和产品服役质量检验。  

2、熔焊缺陷可分为以下六类分类：裂纹；孔穴；固体夹杂；未熔合和未焊透；形状和尺寸不良；其他缺陷。  

3、焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。 

4、固体夹杂体现形式：夹渣、夹钨。  

5、未融合和未焊透的区别：在焊缝金属和母材之间或焊道金属之间未完熔化全结合的部分称为未熔合；焊接时，母材金属之间应该熔合而未焊上的部分称为未焊透。  

6、缺陷之所以会降低焊接结构的强度，其主要原因是缺陷减小了结构承载截面的有效面积，并且在缺陷周围产生了严重的应力集中。  

7、焊接施工质量的控制应该包括：焊接前质量控制、焊接施工过程质量控制、焊接后最终质量检验等三个阶段。  

8、焊接工艺评定是指用拟定的焊接工艺，按标准的规定来焊接试件、标准试样，测定焊接接头是否具有所规定的要求的使用性能。焊工合格证有效期为3年，提前3个月提出申请，重新考试。 9、氢的聚集、淬硬组织的产生和应力的存在是导致冷裂纹的主要原因。焊前预热则可避免或减缓上述不利因素的影响。焊接后立即对工件全部或局部进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施称为后热。后热可减缓焊接接头的冷却速度和加速氢的逸出，防止产生延迟裂纹。如果焊后能及时进行消除应力热处理，则可免去消氢处理。通常预热、后热温度的测点应距焊缝边缘100-300mm。 

10、每一次熔敷所形成的一条单道焊缝称为焊道。  

11、生产过程中采用的焊接检验试板有以下两种：工序试板、产品试板。焊后热处理是为改善焊接接头的组织或消除残余应力而进行的热处理。  

12、焊缝外观检测的常用量具有平直尺、钢卷尺、深度游标卡尺、内径千分尺、外径千分尺、塞尺（或称塞规）以及千分表等。  

13、压力试验又称强度试验，主要用来检查焊接接头的强度和致密性。压力试验包括水压试验和气压试验两种方法。  

14、压力容器常用的致密性检测方法分为气密性检测和密封性检测两类。  

15、射线检测是利用射线可以穿透物质和在物质中有衰减的性质来发现物质内部缺陷的一种检测方法。具有一定能量的高速运动着的电子突然被阻止时，伴随电子动能的消失或转化会产生X射线。管电压决定了X射线的能量（管子能力）。射线的穿透力取决于电压。  

16、γ射线是由放射性物质内部原子核的衰变过程中产生的。所谓衰变，是指具有放射性物质的原子核，会自发的放射出某种粒子（α、β、γ）而能量减少的现象。  

17、由于γ射线的波长比X射线短，因此射线能量高，具有更大的穿透力。  

18、当射线穿透物质时，由于物质对射线有吸收和散射作用，从而引起射线能量的衰减。射射线在物质中的衰减程度取决于物质的厚度及该物质的衰减系数μ。  

19、射线检测原理：当射线通过被检测物体时，有缺陷部位与无缺陷部位对射线的吸收能力不同，一般情况是透过有缺陷部位的射线强度高于无缺陷部位的射线强度，因而可以通过检测透过被检物体后的射线强度的差异，来判断被检物体中是否有缺陷存在。按照显示缺陷的方法不同可以分为射线照相法、电离检测法、射线荧光屏观察法、射线实时成像法和计算机断层扫描技术等。  

20、射线照相法检测的原理：射线在穿透物质的过程中会与物质发生相互作用，因吸收和散射而使强度减弱。如果被透照物体本身内部有缺陷，而缺陷处的衰减系数与工件的衰减系数不同，则缺陷区域透过的射线强度会与周围产生差异，射线强度的差异使得胶片感光程度不同，在经过暗室处理后得到的射线底片上即显示出缺陷影像。X射线即X射线探伤机，按其结构形式分为携带式、移动式、固定式。  

21、X射线机主要由X射线管、高压发生器、控制装置、冷却器、机械装置和高压电缆等部件组成。X射线管是X射线机的核心部件。它是一种由阴极、阳极和套管组成的真空电子器件。套管是X射线管的外壳，作用是为了使高速电子在管内运动时阻力减小，管内要求有较高的真空度。  

22、实际焦点垂直于射线束轴线的投影，即在X射线传播方向经光学投影后的尺寸，称为有效焦点。有效焦点越小，胶片感光越好，成像清晰度越高。焦点分为有效焦点和实际焦点。 

23、在保证穿透的情况下选用低管电压。  

24、射线照相法具有灵敏性高、射线底片可作为质量凭证长期保存、适应范围广等优点。  

25、通常按卤化银颗粒的粗细和感光速度的快慢对射线胶片进行分类。检验质量和像质等级要求高，就选用颗粒小、感光速度慢的胶片，反之，则可选用颗粒大、感光速度快的胶片。  

26、射线照相法中广泛使用的增屏主要有金属增感屏和荧光增感屏。金属增感屏最好增强胶片，后屏过滤散射线。前屏较薄，后屏较厚。  

27、像质指数是评定灵敏度的重要指标。像质计：评价射线照相质量的重要指标是灵敏度 像质计有线型、孔型和槽型三种。  

28、射线检测时最小缺陷尺寸比板厚称为相对灵敏度；射线检测时所能看到的最小缺陷的尺寸成为绝对灵敏度。B标记：该标记应贴附在暗盒背面，用以检查背面散射线防护效果。若底片上出现黑度低于周围背景黑度的“B”字影像，说明背射防护不够，应增大散射防护铅板的厚度，并予以重照。若底片上不出现“B”字影像或出现黑度高于周围背景黑度的“B”字影像，，则说明背散射防护符合要求。  

29、射线透照技术等级：A级—普通级，成像质量一般，适用于承受负载较小的产品及部件；AB—级中等级，成像质量较高，适用于锅炉、压力容器产品及部件，船舶上的重要焊缝；B级—优化级，成像质量最高，适用于航天及核设备等级为重要的产品及部件。  

30、灵敏度是评价射线照相质量的最重要的指标，它标志着射线检测中发现缺陷的能力。 

31、在保证穿透的前提下，应根据材质和成像质量要求，尽量选择较低的射线能量。  

32、缺陷在底片上的影像将存在黑度逐渐变化的区域，称为半影。焦点尺寸越大，半影也越大，成像就越不清晰。检测通常采用的透照距离为400-700mm。 

33、曝光量=I*T。曝光时间T2=(F2/F1) 2t1。  

34、一次透照长度是指焊缝射线照相一次透照的有效长度，对照向质量和工作效率同时产生影响。透照厚度比表达式为   K=δ/δ 式中δ—边缘射线束穿透工件厚度（mm）；δ—中心射线束穿透工件厚度（mm）。 

35、胶片的暗室处理包括：显影、停显、定影、水洗、干燥。 

36、评片人员要获得Ⅱ级或Ⅱ以上的射线探伤资格证。  

37、底片的质量评定:（1）黑度值：黑度是指胶片经暗室处理后的黑化程度。（2）灵敏度。（3）标记系。（4）表面质量。  

38、GB/T3323-2005规定，根据缺陷的形状、大小，将焊缝的缺陷分为圆形缺陷（长宽比≤3的缺陷）、条状夹渣（长宽比＞3的夹渣）、未焊透、未熔合和裂纹等五种。按照焊接缺陷的性质、数量和大小将焊缝质量分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四级，质量依次降低。  Ⅰ级焊缝内不允许存在任何裂纹、未熔合、未焊透以及条状夹渣，允许有一定数量和一定尺寸的圆形缺陷存在。Ⅱ级焊缝内不允许存在任何裂纹、未熔合、未焊透等三种缺陷，允许有一定数量和一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。Ⅲ级焊缝内不允许存在任何裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透，允许有一定数量、一定尺寸的条状夹渣和圆形缺陷存在。Ⅳ焊缝指缺陷超过Ⅲ级者。圆形缺陷是指长宽比小于或等于3的缺陷。  

39、焊缝质量综合评定：当焊缝中同时有几种缺陷存在时，应根据缺陷种类各自评级，然后综合评级。如有两种缺陷，可将其级别之和减1为综合评级之后的焊缝质量级别；如有3种缺陷，可将其级别之和减2作为综合评级之后的焊缝质量级别。检测的底片、原始记录和检验报告一般保存5年以上。 

40、射线的防护方法主要有三种：屏蔽防护、距离防护、时间防护。  

41、超声波检测是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现材料内部缺陷的一种无损检测方法。高于20kHz的声波叫做超声波。 

43、超声波的产生与接收：由超声波产生的电振荡，以高频电压形式加到压电晶片的两面电极上，由于逆压电效应，镜片会在厚度方向上产生伸缩变形，这样就把电振荡换成机械振动，这种机械振动以超声波的形式进入工件，这就是超声波的产生。反之，当晶片受到超声波的作用而产生伸缩变形时，正压电效应又会使晶片两表面产生不同极性的电荷，形成与超声波频率相同的高频电压，以回波电信号的形式经检验仪显示，这就是超声波的接受。通常把正压电效应和逆压电效应统称为压电效应，能够产生压电效应的物质称为压电晶体。  

44、波长、波的频率（或周期）和声速是描述超声波波动的三个重要参数。C=fλ。波速与介质有关。异质界面上的透射、反射、折射和波形转换：⑴垂直入射：当超声波垂直入射异质界面时发生透射、反射和绕射。⑵倾斜入射：反射波、折射波，波形转换。   

45、波长越短或超声波频率越高、压电晶片的直径越大，则声束指向性越好。活塞源声场轴线上有一个特征值N，它代表声源轴线上最后一个声压极大值点距声源的距离称为近场区长度。大于近场区长度为远场区。避免近场区，处于声压极大值处的较小缺陷回波较高，处于声压极小值处的较大缺陷回波却较低，这必然会引起误判。远场区中，声压以一定规律单调下降，可以将超声反射波的幅度与反射体的尺寸相关联，因此，超声波检测尽量在远场区评定。  

46、超声波的衰减：扩散衰减、散射衰减、吸收衰减。  

47、按缺陷显示方式，可将检测仪分为A型显示（缺陷波幅显示）、B型显示（缺陷俯视图像显示）、C型显示（缺陷侧视图像显示）和3D型显示（缺陷三维图像显示）超声波检测仪等。 

48、探头的类型：直探头、斜探头、双晶探头、水浸聚焦探头。  

49、探头的主要参数：折射角γ（或探头K值）、前沿长度、声轴偏离角。 

50、通常将试块分为标准试块和对比试块两大类。  

51、耦合剂主要目的是为了改善探头和工件之间的声能传递。耦合剂可以填充探头与工件表面之间的空气间隙，是超声波顺利进入工件内部进行检测，这就是耦合剂的主要作用。此外，耦合剂是液体，还具有润滑作用，可以减少探头和工件之间的摩擦，防止工件表面磨损探头，并使探头移动更容易。（增加透射率和减小摩擦）。常用的耦合剂有：水、甘油、机油、化学糨糊。  

52、直接接触法超声波检测分为垂直入射法和斜角检测法两种基本方法。垂直入射法（或称直射法）采用直探头使声束垂直入射工件表面进行检测。斜角检测法（或称斜射法）采用斜探头使声束倾斜射入工件表面进行检测。  

53、检验等级的确定：A级检验的完善程度最低，难度系数最小，适用于普通钢检验。一般不  要求进行横向缺陷检测。B级检验的完善程度一般，难度系数较大，适用于压力容器、船舶等。需要进行横向缺陷检验测。C级检验的完善程度最高，难度系数最大，适用于核容器与管道等 检测。  

54、探头K值：根据工件厚度和缺陷方向性选择探头K值，尽可能检测到整个焊缝及厚度，并使声束尽量垂直于主要缺陷。薄工件采用K值大的探头，厚度大的工件宜选用K值小的探头。  

55、检测仪的调节包括两个方面：一是检测范围和扫描速度的调节。二是灵敏度的调节。超声波检测的灵敏度采用三档，即评定线（EL）、定量线（SL）和判废线(RL)灵敏度。  

56、检验区域宽度应是焊缝本身加上焊缝两侧各相当于母材厚度30%的一段区域，这个区域宽度最小为5mm，最大为10mm。  

57、缺陷大小的测定：1、当量法（小缺陷）：小于声速截面；2、探头移动法（大缺陷）：大于声束截面。 

58、磁粉检验是利用在强磁场中，铁磁性材料表面或近表面缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而进行检测的方法，具有成本低、操作灵活、结果可靠等特点，是一种应用广泛的检测方法。  59、由于介质磁导率的变化使磁通泄漏到缺陷附近空气中所形成的磁场叫做漏磁场。在漏磁场处撒上导磁效果好的磁粉，漏磁场吸引磁粉，使磁粉堆集在一起，形成一个反映缺陷的磁粉聚集图像，叫磁痕。基本原理：铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在适合光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。  

60、磁粉检测特点：优点：⑴能直观地显示缺陷的形状、位置、大小、和严重程度，并可大致确定其性质。⑵具有高的灵敏度，可检测出缺陷最小宽度10微米。 ⑶不受试件大小和形状限制。⑷检测速度快，工艺简单，费用低廉。缺点：⑴只能用于铁磁性材料。⑵只能发现表面和近表面的缺陷。⑶试件表面不得有油脂或其他能黏附磁粉的物质。⑷不能确定缺陷的埋深和自身高度。⑸宽而浅的焊缝难以检出。⑹检测后需要退磁和清洗。影响漏磁场强度的因素有外加磁场强度、缺陷自身的特点、工件的表面状态和工件材料及状态等。  

61、再磁粉检测中，通过外加磁场使工件磁化的过程称为工件磁化。按工件磁化方向的不同可分为：周向磁化法（纵向）、纵向磁化法（横向）、复合磁化法（各种缺陷）。 

62、磁化规范是指为工件选择磁化电流值或磁场强度值所遵循的规则。  

63、磁粉检测时，只有磁化电流选择合适，才能避免磁化不足、磁场强度不够而产生缺陷的漏检。 

64、磁粉检测的器材：磁粉、磁悬液、标准试片、标准试块。  

65、磁粉检测的工艺过程主要分为六个步骤：预处理→工件磁化→施加磁粉（根据时间不同分为连续法和剩磁法）→磁痕分析→退磁（采用交变磁场）→后处理（报告）。根据施加磁粉的时期不同分为连续法（在有外加磁场作用的同时向被检工件表面施加磁粉或磁悬液的检测方法）和剩磁法（工件磁化后，再将磁粉或磁悬液施加到工件上，利用工件上的剩磁进行检测的方法）。  

66、渗透检测方法的分类：1、按显影方式分类：⑴着色检测（不需要光）；⑵荧光检测（需要光）。2、按渗透剂的种类分类：⑴水洗型渗透检测法；⑵后乳化型渗透检测法（水和乳化剂）；⑶溶剂去除型渗透检测法（有机溶剂）。3、按显像剂种类分类：⑴干式显像渗透检测；⑵湿式显像渗透检测。  

67、渗透检测的基本过程主要有八个步骤：预处理、渗透、乳化、清洗、干燥、显像、观察和处理。