GBT 19247.6-2024 印制板组装 第6部分球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）焊点空洞的评估要求及测试方法标准立项发展报告

印制板组装第6部分：球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）焊点空洞的评估要求及测试方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PrintedBoardAssemblies–Part6:AssessmentRequirementsandTestMethodsforVoidinginSolderJointsofBallGridArray(BGA)andLandGridArray(LGA)摘要随着电子制造技术向高密度、高可靠性方向持续演进，球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）封装器件因其优异的电气性能和热性能，已广泛应用于航空航天、汽车电子、通信设备及消费电子等领域。焊点空洞作为BGA/LGA组装工艺中最常见的缺陷之一，直接影响焊点的机械强度、导电性能和长期可靠性，已成为制约高可靠性电子产品质量提升的关键因素。在此背景下，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）于2024年3月15日批准发布了GB/T19247.6-2024《印制板组装第6部分：球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）焊点空洞的评估要求及测试方法》，并于2024年7月1日正式实施。本标准作为GB/T19247《印制板组装》系列标准的重要组成部分，首次针对BGA和LGA焊点空洞建立了系统、统一的评估要求和测试方法。标准的发布填补了我国在该领域标准化工作的空白，为电子产品制造企业提供了科学、规范的质量控制依据，对提升我国电子制造行业整体质量水平、促进国际贸易与技术交流具有重要意义。关键词：印制板组装；球栅阵列；盘栅阵列；焊点空洞；可靠性评估；测试方法Keywords:printedboardassemblies;ballgridarray;landgridarray;solderjointvoiding;reliabilityassessment;testmethods一、引言1.1研究背景表面贴装技术（SMT）作为现代电子制造的核心工艺，其发展经历了从插装到贴装、从有引脚到无引脚、从单面到双面及多层组装的演进历程。在这一过程中，BGA和LGA封装技术凭借其引脚间距小、互连密度高、散热性能优良等优势，逐渐成为高密度封装领域的主流技术方案。然而，BGA/LGA焊点在回流焊接过程中不可避免地会产生空洞。焊点空洞的形成主要源于焊接过程中助焊剂中有机物的挥发、焊膏中溶剂的残留、被焊表面氧化物的还原反应产物以及焊料本身的气体溶解度变化等因素。研究表明，焊点空洞的存在会显著降低焊点的有效承载截面积，导致应力集中，进而削弱焊点的抗热疲劳性能和机械强度。在高应力或温度循环条件下，空洞还可能成为裂纹萌生和扩展的起点，最终导致焊点失效。因此，对BGA/LGA焊点空洞进行科学评估和有效控制，已成为电子制造行业亟须解决的技术问题。1.2国内外标准化现状在国际层面，国际电工委员会（IEC）已发布IEC61191-6标准，对BGA和LGA焊点空洞的评估要求及测试方法作出了规定。美国电子工业协会（IPC）也发布了IPC-7095等标准文件，为BGA焊点的设计和组装工艺提供了技术指导。然而，此前我国在BGA/LGA焊点空洞评估领域尚未建立相应的国家标准，企业在生产实践和质量控制中缺乏统一的技术依据，不同企业之间在空洞评估标准和方法上存在显著差异，制约了行业整体质量水平的提升。1.3标准制定必要性二、标准主要内容2.1标准适用范围本标准规定了印制板组件中球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）焊点空洞的评估要求及相应的测试方法。标准适用于表面贴装工艺中采用回流焊接方式形成的BGA和LGA焊点，涵盖有铅焊料和无铅焊料两种工艺体系。标准中涉及的焊点空洞评估既适用于产品制造过程中的质量控制，也适用于产品交付后的可靠性评价。2.2规范性引用文件本标准在制定过程中，充分参考和引用了国内外相关标准和规范性文件，包括但不限于GB/T19247系列标准中关于印制板组装的其他部分、IEC61191系列国际标准、以及X射线检测相关的技术规范等。通过合理的引用和协调，保证了标准体系的完整性和一致性。2.3术语和定义为便于标准理解和执行，标准对涉及的关键术语进行了明确的界定，包括但不限于：焊点空洞（solderjointvoid）、空洞率（voidingpercentage）、X射线检测（X-rayinspection）、接收限（acceptancelimit）等。清晰、准确的术语定义为标准实施提供了必要的前提和保障。2.4空洞评估技术要求标准根据BGA/LGA焊点在不同应用场景下的可靠性要求，将空洞评估要求分为不同的等级和类别。具体而言，标准针对不同类型的产品（如消费类电子产品、工业类电子产品、高可靠性电子产品等）规定了相应的空洞面积占比允许限值。对于空洞的尺寸、数量及分布位置，标准也作出了细化的规定和说明。标准将空洞评估等级划分为三个级别：一级（严格）适用于航空航天、医疗电子等高可靠性要求领域，对空洞面积占比和空洞分布提出最严格要求；二级（中等）适用于汽车电子、通信设备等中等可靠性要求领域；三级（一般）适用于消费电子等一般可靠性应用场景。各等级对应的具体空洞面积占比限值和空洞数量要求，为制造企业提供了明确的质量判定依据。2.5测试方法规定在测试方法方面，标准明确规定采用X射线检测法作为BGA/LGA焊点空洞检测的仲裁方法，并对检测设备的技术参数、检测条件的设定、图像采集与处理流程以及空洞的量化分析方法等作出了详细规定。标准同时规定了测量系统的校准要求和检测结果的记录与报告格式。此外，标准还规定了对检测人员进行培训和资格认定的相关要求，确保检测结果的准确性和可重复性。2.6判定规则标准规定了焊点空洞合格判定的具体规则，包括抽样方案、判定依据、复验规则等。对于检测结果不合格的情况，标准还规定了相应的处理措施和纠正预防要求，形成完整的质量控制闭环。三、关键技术内容说明3.1空洞率计算方法焊点空洞率是指焊点截面中空洞面积占焊点总面积的百分比。标准规定了两种空洞率计算方法：面积法和直径法。面积法适用于空洞形状不规则的情况，通过图像分析软件自动计算空洞面积与焊点面积的比值；直径法适用于空洞近似为圆形的情况，通过测量空洞最大直径并与规定限值进行比较。在实际检测中，面积法具有更高的测量精度和可重复性，是标准推荐的首选方法。3.2空洞分类与特征描述标准根据空洞在焊点中的位置，将空洞划分为三种类型：界面空洞（位于焊料与元器件端头或焊盘界面处）、内部空洞（位于焊点内部，不触及界面）和针孔空洞（微小且分布于焊点表面或近表面）。不同类型空洞对焊点可靠性的影响机制不同，界面空洞的危害性最大，因此标准对界面空洞的控制要求也最为严格。3.3可靠性关联性焊点空洞对可靠性的影响程度取决于空洞的尺寸、位置、数量及分布特征。一般规律为：位于焊点中心区域的空洞对可靠性的影响小于靠近焊点边缘的界面空洞；弥散分布的多个小空洞的危害性通常小于集中于某一区域的大空洞；在热循环条件下，空洞会促使裂纹沿空洞边缘萌生和扩展，显著降低焊点的热疲劳寿命。标准的评估要求充分考虑了上述规律，力求科学反映空洞对焊点可靠性的实际影响。四、标准实施的意义与影响4.1推动行业技术进步GB/T19247.6-2024的发布实施，为我国电子制造行业提供了统一的BGA/LGA焊点空洞评估技术和判定依据，有助于推动企业X射线检测技术的升级改造、检测人员能力的系统化培训以及质量管理体系的持续完善，从整体上促进电子制造行业技术进步和质量提升。4.2促进国际贸易与交流标准在技术内容上充分参考了IEC61191-6等国际标准，实现了与国际主流技术要求的基本接轨。这将有助于消除技术贸易壁垒，促进我国电子制造产品的国际流通，增强国际竞争力。4.3保障高可靠性产品安全对于航空航天、汽车电子、医疗器械等高可靠性领域，标准的实施为产品焊点质量提供了明确、可量化的判定依据，有助于从源头上降低焊点失效导致的产品故障和安全风险，更好地保障人民生命财产安全和重大装备的可靠运行。五、主要起草单位介绍本标准的主要起草单位包括中国电子科技集团公司第十五研究所、工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）等国内电子制造与可靠性领域的权威机构。工业和信息化部电子第五研究所（中国赛宝实验室）作为本标准的牵头起草单位之一，始建于1955年，是工业和信息化部直属的综合性电子产品质量与可靠性研究机构，也是国内电子产品质量检测、可靠性分析领域最具权威性的机构之一。该所设有国家级重点实验室和多个行业级检测中心，长期从事电子元器件、印制板组件及电子整机的可靠性试验、失效分析和质量评定工作。近年来，该所先后主持或参与制修订国家标准、行业标准百余项，在电子制造可靠性领域积累了丰富的理论研究和工程实践经验。在GB/T19247.6-2024的制定过程中，该所承担了标准框架设计、关键技术指标研究、试验验证、标准征求意见汇总处理等工作，为标准的科学性和可操作性提供了有力保障。六、结论与展望GB/T19247.6-2024《印制板组装第6部分：球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）焊点空洞的评估要求及测试方法》的发布实施，填补了我国在BGA/LGA焊点空洞评估领域国家标准的空白，是完善我国印制板组装标准体系的重要里程碑。标准在制定过程中充分调研了国内外相关技术标准和发展现状，密切结合我国电子制造行业的技术水平和实际需求，既保持了与国际标准的协调一致，又体现了我国在该技术领域的特色和自主创新成果。展望未来，随着电子制造技术向更高密度、更小尺寸方向持续发展，新一代封装技术（如芯片级封装CSP、系统级封装SiP等）对焊点质量评估将提出更高的技术要求。同时，人工智能技术在X射线图像识别和空洞自动判定领域的应用也为焊点质量检测的智能化和自动化提供了新的可能。建议行业内相关单位积极推进标准的贯彻实施，持续开展焊点空洞与长期可靠性关联性的深入研究，为后续标准修订和技术升级积累数据和经验。同时，应加强对国际标准动态的跟踪和研究，适时开展与IEC标准的技术比对和协调工作，不断提升我国在该技术领域的国际影响力和话语权。参考文献[1]GB/T19247.6-2024《印制板组装第6部分：球栅阵列（BGA）和盘栅阵列（LGA）焊点空洞的评估要求及测试方法》.北京：中国标准出版社，2024.[2]IEC61191-6:PrintedBoardAssemblies–Part6:AssessmentRequirementsandTestMethodsforVoiding