PCBA大讲堂：简介用红墨水试验 (Red Dye Penetration Test)查看BGA焊锡有否破裂

「Red Dye Penetration Test(渗透染红试验)」又称「红墨水实验」是检验电子零件的表面贴着技术(SMT)有无空焊或是断裂(crack)的一种技术。这是一种破怀性的实验，通常被运用于电子电路板组装(PCB Assembly)的表面贴着技术(SMT)上，可以帮助工程师们检查电子零件的焊接是否有瑕疵。

因为是破坏性实验，一般仅运用在已经无法经由其他非破坏性方法检查出问题的电路板上面，而且几乎都只运用在分析BGA(Ball Grid Array) 封装的 IC，通常是为了可以更了解产品的不良现象，以作为后续生产的品质改善参考，或是为了理清责任时使用。

其方法是利用适当黏稠度的红药水(红墨水)注射到怀疑有焊锡性不良的 BGA IC 底下，要先确认红药水已经完全进入到 BGA IC 底下，等一段时间或烘烤待红药水干了以后，用工具(通常是一字起子)从电路板(PCB)上直接撬起，也有用胶黏住 BGA IC 然后用拉拔机器把 IC 硬取下来的。要注意：加热温度不可操过焊锡重新熔融的温度。

其实深圳宏力捷觉得这个方法还满像一般水电或管线工人抓漏的道理，先倒一些有明显颜色的溶剂，然后看看那边的水有颜色就可以抓到漏水渗漏的地方。

以上是自己土法炼钢的方法，较专业的方法应该要把电路板上怀疑有焊接(solder)问题的地方切割下来，然后将其整个浸泡到红药水当中，再放入超音波振盪机(Ultrasonic cleaner)中震盪一段时间，让红药水可以均匀地渗透到所有的裂缝深处，然后再取出烘烤，烘烤目的只是要烘干红药水而已，所以不需要使用太高的温度，然后把待测样品夹到治具中，将 BGA IC 拉开电路板，然后用高倍显微镜观察其染色现象。
 

观察已经被撬起的电路板焊垫(pads)及IC的焊球(balls)是否有被染红的痕迹，如果有焊接不良，例如裂缝、虚汗、空焊等现象应该都可以看得出来有红药水渗透于锡球断裂面的痕迹。

其原理是利用液体具有渗透(penetration)的特性，可以渗透到所有的缝隙来判断焊接是否完好。一般的 BGA IC，其焊球的两端应该要个别连接到电路板及BGA IC本体，如果在原本应该是焊接的球形地方出现了红色药水，就表示这个地方有空隙，也就是有焊接断裂，再由焊接断裂的粗糙表面来判断是原本的焊接不良，或是后天不当使用后所造成的断裂。

一般来说，空焊及焊接不良的焊锡表面呈现圆滑状，因为焊锡具有较强的内聚力，但也有例外，比如说氧化或异物污染亦会形成粗糙面；至于后天断裂的表面则呈现较不规则的尖锐凹凸表面。

↓下图为 Dye Penetration Test 的结果，可以很明显的看出来左下角有很多颗的 BAG 焊球垫有沾染到红药水，表示这几颗的焊球(balls)有空焊或断裂的情形。