{"id":10016,"date":"2025-11-24T23:47:11","date_gmt":"2025-11-24T23:47:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.besterpcba.com\/?p=10016"},"modified":"2025-11-24T23:47:11","modified_gmt":"2025-11-24T23:47:11","slug":"xray-void-analysis-ipc-criteria","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/xray-leerer-analyse-ipc-kriterien\/","title":{"rendered":"R\u00f6ntgen-Nullsanalyse: Kriterien, die mit der IPC-Klasse \u00fcbereinstimmen"},"content":{"rendered":"

Der Rorschach-Test der Fertigung<\/h2>\n\n
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\"Vergr\u00f6\u00dfertes
Eine R\u00f6ntgenaufnahme zeigt eingeschlossene Gasblasen oder Hohlr\u00e4ume im Inneren der BGA-L\u00f6tb\u00e4lle, die alarmierend aussehen k\u00f6nnen, aber oft harmlos sind.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Wenn Sie zum ersten Mal ein Graustufen-R\u00f6ntgenbild eines Ball Grid Array (BGA) betrachten, ist Ihr Instinkt meist Alarm. Sie sehen einen dunklen Kreis (den L\u00f6tball), durchzogen von helleren, unregelm\u00e4\u00dfigen Flecken. Es sieht aus wie eine Krankheit, ein Schwamm oder \u2013 f\u00fcr Unge\u00fcbte \u2013 ein Defekt, der beseitigt werden muss.<\/p>\n\n\n\n

Im Inspektionsraum hingegen inspizieren wir nicht aus \u00e4sthetischen Gr\u00fcnden; wir inspizieren nach physikalischen Prinzipien. Diese helleren Flecken sind Hohlr\u00e4ume \u2013 Gaskammern, die w\u00e4hrend des Reflow-Prozesses eingeschlossen wurden. Sie sind h\u00e4sslich, ja. Aber in der \u00fcberwiegenden Mehrheit der F\u00e4lle sind sie strukturell harmlos.<\/p>\n\n\n\n

Die Herausforderung in der modernen Elektronikfertigung besteht nicht darin, eine \u201eperfekte\u201c luftefreie L\u00f6tverbindung zu erreichen, was ein teuer berechtigtes und oft sch\u00e4dliches Unterfangen ist. Die Herausforderung besteht darin, zwischen dem kosmetischen Hohlraum, der zehn Jahre im Feld \u00fcberleben wird, und dem strukturellen Hohlraum zu unterscheiden, der bei thermischer Belastung rei\u00dft. Dazu m\u00fcssen wir den Bauchentscheidungen bei \u201eh\u00e4sslichen\u201c Bildern ignorieren und uns ausschlie\u00dflich auf die in IPC-A-610 definierten Fl\u00e4chenverh\u00e4ltnisse verlassen.<\/p>\n\n\n

Die 25%-Regel<\/h2>\n\n\n

Der Branchenstandard f\u00fcr die Akzeptanz elektronischer Baugruppen, IPC-A-610, ist \u00fcberraschend nachsichtig, wenn es um Hohlr\u00e4ume geht. Ob Sie ein Produkt der Klasse 2 (Laptops, Industrieanlagen) oder der Klasse 3 (Lebensunterst\u00fctzung, Luft- und Raumfahrt) bauen, die Kriterien f\u00fcr BGA-Hohlr\u00e4ume sind oft identisch. Gem\u00e4\u00df IPC-A-610 und seinem Begleitstandard J-STD-001 ist eine L\u00f6tglobel akzeptabel, sofern die kumulative Hohlraumfl\u00e4che 25% der Gesamtfl\u00e4che des Balls nicht \u00fcbersteigt.<\/p>\n\n\n\n

Diese Zahl schockiert die meisten Menschen. Ein 25%-Hohlraum sieht auf einem Monitor riesig aus \u2013 als ob ein Viertel der Verbindung fehlt. Aber die Physik erz\u00e4hlt eine andere Geschichte. L\u00f6tpaste, insbesondere die Standardlegierung SAC305, enth\u00e4lt Flussmittel-Volatiles, die beim Reflow ausgasen m\u00fcssen. Ist die Zeit \u00fcber dem Liquidus kurz, oder ist die Komponente schwer, wird Gas eingeschlossen. Das ist nat\u00fcrlich. Die verbleibenden 75% des L\u00f6tvolumens sind mehr als ausreichend, um den elektrischen Strom zu f\u00fchren und mechanischen Belastungen standzuhalten.<\/p>\n\n\n\n

Tats\u00e4chlich zeigen interne Studien und Branchenzuverl\u00e4ssigkeitsdaten, dass BGA-B\u00e4lle mit 15\u201320% Hohlr\u00e4umen oft genauso viele thermische Zyklen \u00fcberleben wie solche mit 1% Hohlr\u00e4umen.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt eine Bewegung, die oft von High-End-Nischenherstellern vorangetrieben wird, die behauptet, dass beliebig<\/em> Void ist ein Fehler. Man h\u00f6rt vielleicht Argumente f\u00fcr Vakuuml\u00f6tofen, die w\u00e4hrend des L\u00f6tens die Atmosph\u00e4re aus der Kammer ziehen, um Blasen zum Kollabieren zu bringen. Wenn Sie f\u00fcr einen Satelliten im Tiefraum bauen, bei dem eine Reparatur unm\u00f6glich ist, ist Vakuuml\u00f6ten eine g\u00fcltige, wenn auch teure Anforderung. F\u00fcr die anderen 99% der Elektronik ist die Verfolgung von null Blasen eine Geldverschwendung und eine Verschwendung des thermischen Budgets. Die Substanzierung einer Leiterplatte mit mehreren Rework-Heizzyklen, um eine konforme 15%-Blase zu beheben, verursacht mehr Besch\u00e4digung an der Laminat- und Kupferpads als die Blase jemals tun w\u00fcrde.<\/p>\n\n\n

Die Geometrie der Akzeptanz<\/h2>\n\n\n

Inspektion ist eine geometrische Berechnung, kein Stimmungstest. Wenn eine automatische R\u00f6ntgeninspektion (AXI) Maschine oder ein menschlicher Bediener ein BGA \u00fcberpr\u00fcft, besteht die Aufgabe darin, die projizierte Fl\u00e4che der Blasen im Verh\u00e4ltnis zur projizierten Fl\u00e4che des Balls zu berechnen. Es ist ein einfaches Verh\u00e4ltnis: (Summe der Blasenfl\u00e4chen) \/ (Gesamtfl\u00e4che des Balls). Wenn der Ball 20 Mil im Durchmesser hat, messen wir die Pixelanzahl der Lichtpunkte gegen\u00fcber dem dunklen Kreis.<\/p>\n\n\n\n

Allerdings sind Blasen selten perfekte Kreise. Sie erscheinen oft als \u201eSchweizer K\u00e4se\u201c \u2013 Cluster winziger Blasen, die verschmelzen und sich trennen. Die genaue Fl\u00e4che dieser unregelm\u00e4\u00dfigen Formen zu berechnen, ist eine Sch\u00e4tzung, selbst f\u00fcr fortgeschrittene Algorithmen. Die Maschine zeichnet eine Umgrenzung um die Blasencluster und summiert sie auf.<\/p>\n\n\n\n

Wenn das Ergebnis genau an der Grenze liegt \u2013 sagen wir, 24% oder 26% \u2013 wird menschliches Urteilsverm\u00f6gen entscheidend. Wir m\u00fcssen die Bildqualit\u00e4t beurteilen. Ist das eine einzelne gro\u00dfe Blase oder ein Cluster kleinerer? Der Standard erlaubt eine kumulative Berechnung, was bedeutet, dass viele winzige Blasen genauso gewertet werden wie eine gro\u00dfe, vorausgesetzt, sie verletzen keine anderen Regeln bez\u00fcglich des Standorts.<\/p>\n\n\n

Die Thermalpad-Ausnahme (QFN\/BTC)<\/h2>\n\n
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\"Ein
Im Gegensatz zu BGA-Kugeln k\u00f6nnen gro\u00dfe Thermopads bei Komponenten wie QFNs bedeutende \u201eHonigwaben\u201c-Blasen vertragen, oft bis zu 50% der Fl\u00e4che.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Die Kriterien \u00e4ndern sich drastisch, wenn wir von Signalpins (BGAs) zu Thermopads wechseln. Komponenten wie QFNs (Quad Flat No-leads) und andere Bottom Termination Components (BTCs) haben eine gro\u00dfe freiliegende Pad in der Mitte, haupts\u00e4chlich zur W\u00e4rmeableitung, nicht f\u00fcr das elektrische Signal. Weil es sich um eine gro\u00dfe, flache Oberfl\u00e4che handelt, die an ein passendes gro\u00dfes, flaches Pad auf der Leiterplatte gel\u00f6tet ist, hat Ausgasung keinen Fluchtweg. Man kann es sich vorstellen wie das Flachdr\u00fccken von Pizzateig, ohne Luftblasen einzuschlie\u00dfen; es ist fast unm\u00f6glich.<\/p>\n\n\n\n

Dementsprechend ist die IPC-Grenze f\u00fcr diese Thermopads deutlich h\u00f6her und erlaubt typischerweise bis zu 50% Blasen. Ingenieure geraten oft in Panik, wenn sie ein QFN-Thermopad sehen, das wie eine Honigwabe aussieht, und kennzeichnen es als Ausschuss. Aber wenn dieses Pad 50% gel\u00f6tet ist, ist die thermische \u00dcbertragungseffizienz in der Regel f\u00fcr die Bewertung des Bauteils ausreichend. Datenbl\u00e4tter von Herstellern wie TI oder Analog Devices geben manchmal strengere Grenzen f\u00fcr Hochleistungs-RF-Anwendungen vor, 50% ist jedoch der Standard f\u00fcr allgemeine digitale Logik.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie konsequent massive Blasen in diesen Thermopads sehen \u2013 sagen wir, 60% oder h\u00f6her \u2013 liegt das Problem selten am Reflow-Profil. Es ist fast immer das Schablonendesign. Eine 1:1-Apertur\u00f6ffnung (bei der das Loch in der Schablone die gleiche Gr\u00f6\u00dfe hat wie das Pad) legt zu viel Paste ab und versperrt fl\u00fcchtige Stoffe im Zentrum. Die L\u00f6sung ist nicht, den Ofen anzupassen, sondern ein \u201eFenster-Schablonendesign\u201c zu verwenden. Das Aufteilen des gro\u00dfen Quadrats in kleinere Scheiben mit Kan\u00e4len erm\u00f6glicht das Entweichen von Gas, was oft das Volllaufen von 60% auf 15% \u00fcber Nacht reduziert.<\/p>\n\n\n

Der Standort ist der wahre Marker<\/h2>\n\n
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\"Nahaufnahme
Eine Blase an der Schnittstelle ist ein kritischer Defekt, da sie einen Spannungsbereich schafft, der zu einem Gelenkversagen f\u00fchren kann.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

W\u00e4hrend das Gr\u00f6\u00dfe<\/em> der Blase der Standort<\/em> was die Qualit\u00e4tssicherungsingenieure nachts wach h\u00e4lt. Eine gro\u00dfe \u201eMasseblasen\u201c im Zentrum einer L\u00f6tkugel schwebend, ist selten eine Zuverl\u00e4ssigkeitsbedrohung, weil sie von festem Metall umgeben ist. Die gef\u00e4hrlichen Blasen sind diejenigen, die die Schnittstelle ber\u00fchren \u2013 die Grenze zwischen L\u00f6tmittel und dem Pad des Bauteils oder zwischen L\u00f6tmittel und dem Pad der Leiterplatte.<\/p>\n\n\n\n

Wir nennen diese \u201eChampagner-Leerr\u00e4ume\u201c, weil sie sich an der Schnittstelle wie Blasen in einem Glas sammeln. Auch wenn diese Leerr\u00e4ume nur 5% der Fl\u00e4che ausmachen, k\u00f6nnen sie katastrophal sein. Sie schaffen einen Spannungsanstiegspunkt genau dort, wo die intermetallische Verbindung (IMC) entsteht. Bei Fallsto\u00df oder Vibration kann an dieser Leerr\u00e4ume eine Rissbildung einsetzen und sich \u00fcber die Fl\u00e4che ausbreiten, wodurch die Verbindung unterbrochen wird. Ein 5%-Interface-Leerraum ist unendlich schlimmer als ein 20%-Volumenleerraum. Deshalb k\u00f6nnen automatisierte Bestehen-\/Durchfallen-Zahlen t\u00e4uschen; eine Maschine k\u00f6nnte eine Platine mit 5%-Leerr\u00e4umen bestehen lassen, die ein menschliches Auge aufgrund der Oberfl\u00e4chenlage ablehnen w\u00fcrde.<\/p>\n\n\n\n

Hier entsteht auch oft Verwirrung bez\u00fcglich \u201eHead-in-Pillow\u201c (HiP)-Defekten. Man k\u00f6nnte eine Form sehen, die wie ein Leerraum oder ein seltsamer Doppelkreis auf dem R\u00f6ntgenbild aussieht, aber HiP ist \u00fcberhaupt kein Leerraum. Es ist eine offene Schaltung, bei der die Kugel verformt, aber nicht mit der Paste verschmolzen ist\u2014sie sieht aus wie ein Schneemann oder ein Kopf, der auf einem Kissen ruht. Anders als bei einem Leerraum, der ein Prozessindikator ist, ist HiP ein funktionaler Fehler. Lassen Sie sich nicht durch die Terminologie verwirren; wenn Sie HiP haben, handelt es sich um eine offene, nicht um ein Leerraumproblem.<\/p>\n\n\n

Die False-Positive-Falle<\/h2>\n\n
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\"Ein
Automatisierte R\u00f6ntgen-Software kann eine Via unter einer Pad als gro\u00dfen Leerraum fehlinterpretieren und so eine h\u00e4ufige Art von Falsch-Positiv erzeugen.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Moderne R\u00f6ntgenger\u00e4te sind beeindruckend, aber nicht allwissend. Sie haben Schwierigkeiten mit Hintergrundrauschen. Wenn sich eine Via (ein platierter Durchgang) direkt unter einer BGA-Pad befindet, erkennt das R\u00f6ntgen das Innere der Via und markiert es als Leerraum im Lote. Dies ist ein klassisches Falsch-Positiv, bei dem die Software eine Dichte\u00e4nderung erkennt und \u201eFehler!\u201c ruft.<\/p>\n\n\n\n

Wir \u00fcberpr\u00fcfen t\u00e4glich diese \u201eKnochenhaufen\u201c abgelehnter Bilder. In vielen F\u00e4llen ist die von der Maschine als 30%-Leerraum markierte Stelle tats\u00e4chlich eine perfekt gel\u00f6tete Kugel, die auf einer gezielten Via sitzt. Wir m\u00fcssen die Position der Via in den Konstruktionsdateien \u00fcberpr\u00fcfen, um das zu best\u00e4tigen. Wenn wir das Urteil der Maschine blind akzeptieren w\u00fcrden, w\u00fcrden wir perfekt funktionierende Hardware verschrotten oder nacharbeiten.<\/p>\n\n\n

Zuverl\u00e4ssigkeit \u00fcber Perfektion<\/h2>\n\n\n

Das Ziel der Inspektion ist Zuverl\u00e4ssigkeit, nicht geometrische Perfektion. Durch die Einhaltung der IPC Class 2 und 3 Grenzen\u201425% f\u00fcr Signalkugeln, 50% f\u00fcr W\u00e4rmef\u00fc\u00dfe\u2014 und die Konzentration auf gef\u00e4hrliche Schnittstellen-Leerr\u00e4ume anstatt harmloser Volumenleer\u00e4ume sch\u00fctzen wir das Produkt, ohne die Ausbeute zu zerst\u00f6ren. Wir akzeptieren, dass L\u00f6tmaterial ein dynamisches, organisches Material ist, das Gase freisetzt und sich bewegt. Solange Zahlen und Physik im Einklang sind, wird die Platine versendet.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

L\u00f6tstellenblasen in der Elektronik sehen oft wie kritische Defekte aus, sind aber ein nat\u00fcrlicher Teil des Herstellungsprozesses. Dieser Artikel entmystifiziert die R\u00f6ntgen-Nullsanalyse, erkl\u00e4rt die IPC-A-610 Standards und warum die Lage einer Blase wichtiger ist als ihre Gr\u00f6\u00dfe f\u00fcr die Sicherstellung der langfristigen Produktzuverl\u00e4ssigkeit.<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":10015,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"article_term":"","article_term_alternate":"","article_term_def":"","article_hook":"","auto_links":"","article_topic":"","article_fact_check":"","mt_social_share":"","mt_content_meta":"","mt_glossary_display":"","glossary_heading":"","glossary":"","glossary_alter":"","glossary_def":"","article_task":"X-ray void analysis at Bester PCBA: criteria that match the IPC class"},"categories":[12],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10016"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10016"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10016\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10180,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10016\/revisions\/10180"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/10015"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10016"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10016"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.besterpcba.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10016"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}