详解IPC-TM-650 2.4.53红墨水染色试验
发布时间：2022-09-16 09:58:06
详解IPC-TM-650 2.4.53红墨水染色试验
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。
红墨水染色试验属于破坏性分析手段，一般针对样品为SMT组装BGA阵列。当样品疑似有缺陷，且无法通过其他非破坏性方法检测出问题时，可以选用此试验方法。
试验过程包括切割取样、板面清洗、浸泡烘烤、分离观察，试验过程中主要使用的设备（耗材）有水冷切割机、异丙醇、染色剂、真空干燥箱、高倍显微镜等。
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（标准IPC-TM-650 2.4.53）
经典案例分享和不同结果分析
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。