BGA的GF中的尺寸和公差大小

1、BGA的GF中的尺寸和公差大小1.1 尺寸公差（Nominal dimensions deviation）： 因為BGA一般不用SIZE模式來識別，所以X、Y的尺寸及公差一般是對元件的識別不起作用的。在實際的調(diào)試中當(dāng)我們把如下圖所示的BGA的GF中的X、Y的值由17/1.5mm 分別改為2/0.2mm和30/0.2mm時，用GridBall模式測量的結(jié)果是100分，跟沒有更改之前一樣；當(dāng)加上Size模式，即用Size（Signal Window）GridBall模式識別時，OK，也沒有任何問題。（注意，Size模式是用單個窗口測量），由此可得出結(jié)論：一般情況下，尺寸的大小和公差對BGA的識別沒

2、有影響，除非是在這樣的情況之下：BGA的Body顏色跟Ball的顏色很接近，使得只用Grid識別都很難通過，不得已才用Size模式，但這要求BGA的加工工藝很好，即Ball 跟Body的邊緣定位精度較高，這樣這種情況才有可能發(fā)生。但是這幾乎是不可能的，因為沒有多少技術(shù)人員會有充分的信心去只用Size的粗略定位模式來對精度要求很高的BGA器件來識別對中。 1.2、取料容許偏差（Packaging tolerances）： 這一參數(shù)對BGA的測試很重要，在Grid測量模式中，它跟Ball的大小、Ball之間的間距、測量的Ball的數(shù)目一起決定了Grid 模式測量時的搜索窗口的大小，即系統(tǒng)會根據(jù)Ba

3、ll的大小、Ball之間的間距、測量Ball的數(shù)目算出一個值，然后這個值加上取料容許偏差即為Grid測量窗口的大小。如果取料容許偏差太大，則窗口大了符合目標(biāo)要求的對象可能太多；如果取料容許偏差過小，則由于我們所測量的Tray數(shù)據(jù)不是非常的準(zhǔn)確，測量時會出現(xiàn)識別錯誤：2005 Component outside feed tolerance（Grid）。比如，我們給的Packaging tolerance為0.3mm ，但因為拾取位置偏差0.5mm ，測量時的結(jié)果為X offset0.45mm Y offset0.50mm，Phi=-0.38 ，則會出現(xiàn)2005# 錯誤。 所以要求：BGA的取料

4、位置盡可能準(zhǔn)確，使減少Packaging tolerance成為可能。同時這一誤差設(shè)置不要大于兩球間距。例如，如果出現(xiàn)以下的情形，BGA的元件角度標(biāo)識對相鄰的Ball的識別有干擾，則須盡可能校正拾取位置和縮小取料容許偏差。 1.3、球間距的偏差（Spacing）： 球間距的偏差即兩球的間距允許的最大偏差，換一句話說就是球允許偏多少。一般這個值是很小的，但也不能過小，如設(shè)為0.050.1mm測量可能會出現(xiàn)錯誤：2068 Spacing ：evaluation not possible 。此時若加大Ball radius tolerance 是無效的。只有加大Spacing才能測量無誤。一般這個偏

5、差建議設(shè)為球半徑的大小即可(0.2-0.3mm)。 1.4、球半徑的公差（Ball radius tolerance）： 該公差和Spacing一起決定了用Ball測量時的每個Ball的測量窗口大小。一般我們要求該公差設(shè)為球半徑的1020，如果球半徑公差和Spacing公差過大，則在測量時明顯可以看到測量窗口很大，把幾個球都框了進(jìn)去，這時往往會沒有測量結(jié)果，或者Grid模式出現(xiàn)抓錯球的情況，如下圖左上角所示，可能抓的球會偏了一排。 2 GF的識別參數(shù) 包括： 測量模式、光學(xué)系統(tǒng)的亮度值、灰度調(diào)試曲線、Ball contrast 等 2.1 測量模式 BGA在西門子貼片機上用到的光學(xué)對中模式有2

6、 種：Grid 和 Ball 模式。 網(wǎng)格（GRID） 模式Grid是一種粗略的測量模式，它只是在BGA器件的每個角上選取一定數(shù)量的球來進(jìn) 行測量，然后算出每個角上選取的一組Ball的中心，然后再根據(jù)4個角的中心算出元件的中心。其中每個角上的一組BALL的數(shù)量可以設(shè)定（缺省值為3，最大值球的總數(shù)/4）。 BALL測量方式 BALL是一種精確的測量模式，它是對BGA器件上所有的BALL進(jìn)行測量。 測 量 (Measur.) Fast：這種類型的測量方法最好用于生產(chǎn)品質(zhì)高的球面管腳和單個球面管腳的高對 比度視像 。 適用于BALL和本體對比明顯、BALL無被氧化的高品質(zhì)BGA。 Robust：這種

7、類型的測量方法最好用于直徑較小、精細(xì)節(jié)距元件、低對比度視像、或生 產(chǎn)品質(zhì)不夠高的元件，以便獲得最高可靠性的計算結(jié)果和最低的次品率 。 適用于BALL有氧化現(xiàn)象、BALL和本體對比不是很明顯的BGA。 計 算（Evaluation) ：位置與出現(xiàn) (Position Presence)：檢查主控計算機中所描述所有球面管腳的出現(xiàn)情況及其位置，以及指定 的球面節(jié)距 。 用于精細(xì)節(jié)距元件 。 用于多重測量情形中，以及以非重復(fù)方式生產(chǎn)的BGA或flip chip。 對于可重復(fù)生產(chǎn)的元件，可以省去該測量步驟。要求：在之前進(jìn)行的網(wǎng)格測量方 式中至少測量了每側(cè)邊3個 球面管腳 。 品 質(zhì) (Quality)：

8、檢查描述的所有球面管腳的出現(xiàn)情況，以及當(dāng)球面變形時它的缺陷情況 。 這種測量方式的用途是識別各種嚴(yán)重的 處理錯誤和球面定義錯誤。然而，它不是一種 三維檢測 。 BALL MODE 內(nèi)搜索窗的模式 a、當(dāng)BGA球間距小于球直徑兩倍時采用COMBINED WINDOWS， b、當(dāng)BGA球間距大于球直徑兩倍時使用SEPERATE WINDOW。 c、一般缺省使用SEPERATE WINDOW。所以當(dāng)球間距比較小時要選COMBINED WINDOWS 2.2 光學(xué)系統(tǒng)亮度值調(diào)整原理 西門子貼片機光學(xué)系統(tǒng)有三種照明方式：FLAT光、MIDDLE光、STEEP光。如下圖所示： FLAT光屬于水平方向的照射

9、光；STEEP屬于垂直照射光；MIDDLE屬于斜射光，照射角度介于垂光和水平光之間。在這三種照明方式中，每種光的亮度從0255是可調(diào)的，從0255，光的強度依次加強，如下圖所示： 三種光的特點及應(yīng)用 通過調(diào)節(jié)這三組光的強度，綜合使用這三種光，可以滿足不同元件的成像要求。以下簡單介紹3種光的特點和應(yīng)用： Flat illumination level（銳角照明度） 特點：1）由28個內(nèi)含散射材料的LED組成 2）光強度最弱 3）避免發(fā)亮表面感光過度很有用 4）照射角度接近平行光，強調(diào)元件或引腳的邊緣，很適用于BGA 應(yīng)用：用于BGA、BGA、flip-chips、J形引腳元件（PLCC）、Mel

10、f以及復(fù)雜類型引腳的元件。 限制：不能用于陶瓷元件或BODY 較亮的元件。 Middle illumination level （中等角度照明度） 特點：1）由40個內(nèi)含散射材料的LED組成 2）照射角度介于FLAT和STEEP 之間，光強度最強 3）適用與幾乎所有有引腳的IC元件 應(yīng)用： 廣泛應(yīng)用于所有的元件。 注意：陶瓷元件或BODY 較亮的元件以及uBGA，F(xiàn)LIP-CHIP應(yīng)將光強度設(shè)置低一點。 Steep illumination level （平角照明度） 特點：1）由28個不含散射材料的LED組成 2）用于黑色BGA的球的檢查 3）白色和發(fā)亮BGA的對中和檢查 應(yīng)用：陶瓷元件或B

11、ODY較亮的元件以及引腳反光的元件。 限制：uBGA，F(xiàn)LIP-CHIP，或元件BODY 反光的元件。 對于BGA器件來說，要形成一個良好的光學(xué)圖象，就必須讓BALL和底面背景成像形成一個良好的反差。在這三種光的照射方式，STEEP光對整體成像的結(jié)果影響最大，MIDDLE光對BALL和器件的邊緣亮度影響較大，F(xiàn)LAT光對BALL的成像有些小影想，對基板的影響很小。一般調(diào)整該三種光亮的原則是盡量BALL形成一個清晰明亮的像，而背景成像盡量為DARK。 確定最佳亮度的方法：從建議亮度向上、向下分別調(diào)整亮度50%，能夠通過測試結(jié)果，如果用這種方法調(diào)整后測試通不過，分別向上向下調(diào)整亮度到能通過的極限，

12、取上下極限的中間值是我們需要的設(shè)定值。 對于 CERAMIC（陶瓷）亮度選擇一般：FLAT ：0 MIDDLE：0-10 STEEP：80-100 對于普通BGA FLAT：255 MIDDLE：30 STEEP：0 2.3 灰度曲線調(diào)節(jié)的原理 顏色轉(zhuǎn)換/過濾器（PROGRAM TRANSFORM） 西門子貼片機成像系統(tǒng)所用相機為黑白式的，但我們在顯示器所看到的是彩色的圖像，灰度曲線的主要作用就是把CAMERA所攝取的元器件的黑白像根據(jù)其灰度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的色彩輸出；灰度曲線的另一個作用相當(dāng)于過濾器，通過調(diào)整曲線，我們可以濾掉或加強一些我們希望特別處理的圖像?；叶日{(diào)試的曲線如下： 同時PROGRA

13、M TRANSFORM還兼職過濾器的作用，就是通過調(diào)整它的參數(shù)我們可以濾去影響我們測試結(jié)果的色彩。例如：一個IC的BODY是棕色的，而它的LEADER是白色的，我們就可以通過調(diào)節(jié)PROGRAM TRANSFORM，而在顯示器上看到的是一個BODY與LEADER行成黑白反差的象，這樣元器件的成像效果會更好。本體與引腳或球面引腳的灰度之差在70個灰度值即4個顏色等級以上會獲得良好的成像效果。 對比敏感度的調(diào)整用以說明將輸入信號轉(zhuǎn)換成輸出信號的功能。輸入信號可以被放大、衰減或完全消除；明亮和陰暗的構(gòu)件可以被隱藏。若要提高成像品質(zhì)，可通 過一步或幾步來描述亮度 。 通常不要求對對比敏感度進(jìn)行任何更改，

14、只有在特殊情況下才需要更改。優(yōu)化照明度值比改變對比敏感度更有用。 2.4 Ball contrast 用紅色+號標(biāo)志的點的含義： 在圓外面：CONTRAST0，球比背景亮 BALL ILLUSTRATION 對于照相顯示球外姓為圓環(huán)時BALL ILLUSTRATION 內(nèi) RAD.I.(mm)0 當(dāng)顯示為圓時RAD.I.(mm)=0 我們可以試一下當(dāng)出現(xiàn)圓環(huán)時將CONTRAST.I調(diào)整為小于零。 實驗： 有一普通BGA在正常測量的情況下，Rad.ex.mm0.213 Contrast e.=10 。 A. 當(dāng)把Contrast減小為0時，出現(xiàn)2503 VS：Data inccurate or not available when requested。錯誤，當(dāng)增加Contrast80時，會出現(xiàn)272：Vision sysytem not providing meas. result。的錯誤。 B、當(dāng)Rad. ex.mm減小為0.065時，出現(xiàn)276 VS：data not correct during request 。此時ICOS無圖像輸出，即