BGA 红墨水实验

Red Dye Penetration Test(渗透染红试验)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，通常被运用在电子电路板组装(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它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，以作为后续生产的质量改善参考，或是为了厘清责任时使用。

其方法是利用适当黏稠度的红药水(红墨水)注射到怀疑有焊习性不良的 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。

其实我觉得这个方法满像一般水电或管路工人在抓漏的道理，先倒一点有明显颜色的溶剂，然后看看那边渗漏。

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，再放入超音波振荡机(Ultrasonic cleaner)中震荡一段时间，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，例如裂痕、空焊等现象应该都可以看得出来有红药水的痕迹。

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。

红墨水实验法的原理
红墨水实验法的原理可以概括为以下几点:
一、红墨水实验法的提出
20世纪50年代,德国植物生理学家施蒂勒(Stiller)等人首次提出使用红墨水跟踪植物体内的运输道路,这成为植物解剖研究的重要方法之一。

二、红墨水的组成
红墨水实验所用Indicator ink主要由1%的克ongo红和5%的蔗糖组成。

克ongo红是一种小分子染料,能够很好的渗入植物管束。

三、红墨水实验的原理
1. 使用微量注射器向植物体内注入极稀释的红墨水溶液。

2. 红墨水通过细胞间隙和管道被运输至各部分组织。

3. 然后对植物进行快速解剖,可以直接观察到红墨水染色的运输通路。

四、红墨水实验的具体步骤
1. 使用注射器吸取稀释后的红墨水溶液。

2. 将针头刺入叶柄或茎部位,缓慢推入红墨水。

3. 一定时间后迅速解剖植物,观察红色染色区域。

4. 可以制作标本或拍照记录结果。

五、红墨水实验的应用
1. 观察植物体内的导管组织分布情况。

2. 分析不同部位的导管连接关系。

3. 判断植物的导管类型和运输方向。

4. 研究植物发育过程中导管形成规律。

5. 比较不同植物或不同条件下的导管配置差异。

六、实验结果判定的要点
1. 对照组对比可以判断结果可靠性。

2. 要重复实验,确保结果的稳定性。

3. 综合解剖观察结果进行系统分析。

4. 结合生理理论正确解释实验现象。

红墨水实验直观而有效,成为植物解剖研究的重要技术手段之一。

但需掌握相关解剖知识,做到定量分析和合理解释。

红墨水实验原理
红墨水实验是一种发光实验，用于研究小分子的激发态和发射态之间的转换，采用发射原理来实现小分子的发光和无机化合物的荧光发射。

它是一种简单又有趣的化学实验，实验步骤简单，测试效果明显，可以帮助人们简单明了地了解发光反应原理。

红墨水实验基本原理是能量传递。

在实验中，将红染料水放入容器中，利用发光器(如uv灯、钨丝灯)将红染料水中的染料分子激发为激发态，然后激发态的染料分子又迅速转换为更低能量的发射态，最终向外发射出红色的发光。

实验中所使用的发光原理和大分子的发光化学实验非常相似，都是激发态分子通过能量传递，从而转变为更低能量的发射态，自然发出可见光。

红墨水实验的染料及荧光剂的选择，对最终的发光效果具有很大的影响。

实验中所使用的染料或荧光剂，其转换效率可以通过与其他物质的比较来体现出来，比如新鲜空气中的发光物质比标准样品中的发光物质转换效率高出很多。

这也是实验选取荧光剂或染料的重要标准。

红墨水实验是一种实用、有趣且内容丰富的实验，实验中考虑到发光原理、物理化学和有机化学等多项因素，除了可以实现发光剂的转换外，还可以用来评价各种环境因子的影响。

红墨水实验不仅极为简单，而且结果可靠，因此许多使用它来研究小分子的发光能力，也可以帮助我们更为清楚地了解此类转换原理。

红墨水试验作业指导书编辑：新民日期：2016-9-20说明：本篇红墨水试验是水浴加热方式，本方法加热稳定、受热均匀、且经济高效，经过对比优于酒精灯和加热台等方式，因此在这里推荐给大家。

一、适用范围LED等电子元器件红墨水支架与胶体渗透试验测试；二、红墨水试验所需材料1、英雄红色墨水（图1）2、烧杯5mL与25mL（图2.1/2.2）3、注射器5mL（图3）4、准备装红墨水与水1:1的容器（图4）5、恒温水浴锅（图5）6、温度计（图6）三、操作方法1、样品检查、调配红墨水⑴、依据客户所提供的材料进行外观检查，材料外观正常的进行拍照留底。

（如图7）⑵、用注射器先取纯净水5mL后再取红墨水5mL来兑配成比例1：1的混合溶液，将兑好后的混合液注入指定的器皿。

•兑配时容量在相同的刻度上进行。

•纯净水PH值要求范围5.0～8.0。

2、样品注入红墨水⑴、材料置入容积为25mL（或5mL）的烧杯内，将已调配好的红墨水也注入烧杯内。

（如图10）•依据试验数量来选择烧杯的容量大小。

•墨水液位高度要求范围：10mm～15mm；3、预热水温⑴、举例设定80℃的条件：开启恒温水浴锅前先往锅内注入纯净水然后设置温度70℃以上，用温度计测量锅内水温，实时根据温度计显示的温度来调节水浴锅设定的温度，直至达到设定的温度80℃。

•检查恒温水浴锅是否通电正常。

•恒温水浴锅加水量须高于加热管5CM以上。

4、材料放入恒温槽⑴、将样品有注入红墨水的烧杯放入水浴锅，用温度计实时测量烧杯内的水温，保证实测温度为80±2℃。

（如图12、图13）•室温即环境温度25℃±5℃。

•烧杯放入水浴锅时要先与水温预热下防止温度过高破裂。

•恒温水浴锅的水位要与烧杯内红墨水的液位平或高，勿低于烧杯内红墨水的液位，防止水温不均匀。

⑵、试验过程中红墨水与水的比例要保持在原始刻度。

（如图14）•定期检查烧杯内红墨水的液位，如发现低于初始刻度时，要及时往烧杯内添加纯净水直至与初始刻度一致。

pcb红墨水试验标准
一、实验目的
本实验旨在评估PCB（印刷电路板）的耐腐蚀性和可靠性，通过观察红墨水在PCB表面上的扩散情况，判断PCB的防潮性能和表面处理效果。

二、实验原理
红墨水试验是一种常用的PCB检测方法，利用红墨水的导电性能，通过施加一定电压，观察红墨水在PCB上的扩散情况。

如果PCB表面涂层完整，红墨水将不会渗透到电路板内部；反之，如果红墨水扩散到电路板内部，则说明PCB表面涂层存在缺陷或破损。

三、实验步骤
1.准备材料：PCB样品、红墨水、导电箔、绝缘胶带、万用表、电源。

2.清洁PCB表面：使用无尘纸和清洁剂擦拭PCB表面，去除灰尘和污垢。

3.施加电压：将导电箔连接到PCB上的电源正极，使用绝缘胶带固定；使用万用表测量电压，确保电压稳定。

4.滴加红墨水：将红墨水滴加到PCB表面，并观察红墨水的扩散情况。

5.记录数据：记录红墨水的扩散范围、扩散时间以及电压变化等信息。

6.实验重复：为了确保实验结果的可靠性，可以重复进行多次实
验。

四、实验结果分析
1.扩散范围：根据红墨水的扩散范围，可以判断PCB表面的涂层是否完整。

如果红墨水扩散到电路板内部，则说明表面涂层存在缺陷或破损。

2.扩散时间：红墨水的扩散时间越长，说明PCB表面的涂层越致密，防潮性能越好。

3.电压变化：如果施加的电压发生变化，说明电路板内部可能存在短路或其他导电问题。

五、实验结论
根据实验结果分析，可以得出以下结论：
1.PCB表面涂层存在缺陷或破损，需要进行修复或更换。

2.PCB的防潮性能良好，可以满足使用要求。

红墨水实验步骤和分析
准备材料：
1 红墨水(专业)、洗板水、窗纱（金属的）、无纺布、注射器、真空袋、吸尘器、烤箱。

检验步骤：
1 用注射器装上洗板水把要做红墨水实验的BGA底部注射上洗板水，浸泡大约2分钟让BGA底部的助焊剂充分融化，用气枪把底部的洗板水吹干净，依次重复2遍，保证把BGA 底部的助焊剂清理干净。

2 用注射器装上红墨水，把红墨水注射到BGA下面，能看见四边有红墨水澀出即可。

3 把以上两步做完的PCB板，用纱窗和无纺布包住防止器件把真空袋扎漏。

4 包好放到真空袋里，用吸尘器把袋里真空抽干，抽真空主要是让红墨水能充分融入到BGA底部没一个点上。

5 抽完真空5分钟后，把PCB板从袋里拿出放到烘箱里125度烘烤8小时。

6 烘烤时间完毕后，趁PCB板还热用大力钳夹住PCB板，来回折让BGA自然脱落。

（不能用工具翘起防止损坏BGA球）。

现象分析：
第一种现象是在显微镜下看见BGA球上和焊盘上都有红墨水说明焊接有问题。

第二种现象是如两者有一者有红墨水，说明可能在拆时渐到上面这种说明不了问题。

第三种现象是BGA 焊盘和PCB 焊盘上面都没有红墨水这说明焊接没有问题。

下图是在做红墨水实验一个少锡的案例
技术部吴宝莹 2013.04.22.
BGA 上面的红
墨水。

Red Dye Penetration Test(渗透染红试验)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，通常被运用在电子电路板组装(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它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，以作为后续生产的质量改善参考，或是为了厘清责任时使用。

其方法是利用适当黏稠度的红药水(红墨水)注射到怀疑有焊习性不良的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。

其实我觉得这个方法满像一般水电或管路工人在抓漏的道理，先倒一点有明显颜色的溶剂，然后看看那边渗漏。

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，再放入超音波振荡机(Ultrasoniccleaner)中震荡一段时间，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，例如裂痕、空焊等现象应该都可以看得出来有红药水的痕迹。

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。

一文带你了解红墨水实验一、什么是红墨水实验？将焊点置于红色墨水或染料中，让红墨水或染料渗入焊点的裂纹之中，干燥后将焊点强行分离，焊点一般会从薄弱的环节（裂纹处）开裂。

因此，红墨水实验可以通过检查开裂处界面的染色面积与界面来判断裂纹的大小与深浅、以及裂纹的界面，从而获得焊点质量信息。

二、红墨水实验流程1、样品切割利用线切割机将样品裁成合适的试样。

2、清洗样品浸入装有异丙醇或甲苯的容器中，放在超声清洗机中清洗5min，取出后利用热风枪吹干试样附着的溶剂。

3、墨水渗透在合适的容器中倒入墨水直至浸没试样，在真空箱中放置1-2h。

注意把要观察的器件面朝上放置。

4、烘干烘烤条件：85℃/12h，加快方案100℃/4h5、分离6、观察三、失效模式通过断面染色分析，可以判断失效发生的状态及原因，主要失效模式分为以下几种：四、典型状态示例1、BGA枕头效应现象BGA侧、PCB焊盘侧均有染色，且呈窝状。

2、断面整体染色PCB侧焊盘与BGA焊点断面均有染色，但断面呈平滑状态，发生原因：1）BGA受外部应力变形焊点断裂；2）BGA返修不良。

3、断面部分染色PCB侧焊盘与BGA焊点断面均有部分染色，说明BGA焊球与锡膏焊接面积不足。

4、分离后无墨水浸入1）P板上的焊盘被拔离，且基材无染色；2）从焊接断面分离，呈银灰色（IMC层）。

5、分离后无墨水浸入BGA上的焊盘连焊球一起被拔离，且基材无染色。

五、红墨水实验注意事项1、取样过程应避免试样品受到外来的机械应力的损伤。

需使用专用的切割取样机，且切割的位置要保持与器件适当的距离2、清洗染色前一般选用专用溶剂对样品进行认真的清洗，清洗剂目前选用甲苯或异丙醇。

3、染色液的选择选择憎水性的、染色稳定的、渗透性强的红墨水。

避免红墨水吸湿空气中的水分，导致未存在裂纹的界面都染上红色或部分染色的区域面积扩大，致使结果出现偏差。

4、器件分离1、确保器件的干燥与多余物的必要清理；2、注意不要平推器件，尽量垂直分离器件，避免可能由于分离不当导致界面擦伤而不清晰，影响结果准确性。

PCBA红墨水实验标准一、实验目的本实验旨在通过红墨水实验检测PCBA（Printed Circuit Board Assembly）的焊接质量和可维修性。

通过本实验，希望能够更好地了解PCBA的制造过程和质量控制，提高产品的可靠性和稳定性。

二、实验原理红墨水实验是一种检测PCBA焊接质量和可维修性的有效方法。

红墨水是一种易于观察和识别的有色液体，将其滴加到PCBA上，可以直观地评估焊接点的质量和可维修性。

在实验过程中，将PCBA固定在测试台上，使用注射器将红墨水滴加到焊接点上。

红墨水会沿着焊接点表面扩散，并渗入焊接点内部。

如果焊接点质量良好，红墨水将均匀扩散并渗入焊接点内部；如果焊接点存在缺陷，如虚焊、冷焊等，红墨水将难以渗入焊接点内部，从而直观地显示出焊接缺陷。

此外，红墨水实验还可以检测PCBA的可维修性。

如果焊接点容易拆卸和更换，红墨水在拆卸和更换过程中将更容易去除；如果焊接点难以拆卸和更换，红墨水将难以去除。

三、实验步骤1.准备PCBA样品，并将其固定在测试台上。

2.使用注射器将红墨水滴加到焊接点上，观察红墨水的扩散和渗入情况。

3.对于每个焊接点，记录红墨水的扩散和渗入情况，并评估焊接质量。

4.对于可维修性检测，拆卸和更换焊接点上的元件，并观察红墨水的去除情况。

5.整理实验数据，并撰写实验报告。

四、实验报告实验报告应包括以下内容：1.PCBA样品的基本信息，如型号、规格、生产厂家等。

2.实验过程记录，包括实验时间、实验环境、实验人员等。

3.焊接质量评估结果，包括焊接点的数量、质量合格率等。

4.可维修性评估结果，包括焊接点的拆卸和更换难易程度、红墨水的去除情况等。

5.实验结论，总结实验结果并提出改进建议。

五、注意事项1.在实验过程中要小心操作，避免损坏PCBA样品和测试设备。

2.实验应在干燥、无尘的环境中进行，以避免对样品和测试设备造成污染。

3.实验结束后应清理实验场地，确保安全卫生。

BGA红墨水试验判定标准在BGA焊接后的产品功能测试失效后，因为缺陷现象很小，很轻微，在采用X Ray等无法有效确认问题点的时候，需要采用红墨水实验来确认焊接状况，也就是BGA的焊接结果。

我们先来介绍下什么是红墨水试验，红墨水实验，又叫染色试验，是电子组装焊接质量的一种常用的分析手段，可以分析观察电子零部件的焊接工艺是否存在虚焊，裂缝，假焊等缺陷。

染色试验的原理是采用液体的渗透性，把焊点（失效品）放置到红色染剂中，让染料渗入焊点裂纹，干燥后将焊点强行分离，通过观察开裂处界面颜色状态来判断焊点是否断裂。

这种实验比较直观可以看到失效区域的裂缝状况。

因为是红色的，所以称为红墨水实验。

针对红墨水实验后观察到的断裂现象，有如下判定标准：1. 如果断裂发生在锡球与PCB之间，需要继续检查PCB焊盘有无剥离现象，红墨水是否进入到焊垫剥离处，如果没有，则可能是NWO问题，但是要继续观察断面的形状及粗糙度，如果焊垫剥离，而且红墨水深入到了剥离处，则问题可能来自PCB的品质，或是PCB本身的焊盘强度就不足以负荷外部应力所造成的开裂。

2. 如果断裂发生在锡球与BGA载板中间，需要继续检查BGA载板的焊盘有无剥离现象，红墨水是否进入到了焊垫剥离处，如果有的话，这有可能关系到问题可能来自BGA载板的品质问题，或者是BGA载板的焊盘强度不足以承担外部应力所造成问题。

3. 假如是NWO及HIP则偏向制程问题，这类问题通常是因为PCB板材或是BGA载板过回流高温时变形所引起，但变形量也关系到产品的设计，PCB上的铜面布线不均匀或太薄时会比较容易造成变形，其次是焊锡镀层氧化。

4. 假如断裂发生在BGA锡球的中间，要继续观察其断面为圆弧面、光滑面、粗糙面、平面，如果是光滑的圆弧面，就有可能是HIP(Head in pillow枕头效应)，相反的就比较偏向外部应力引起的开裂。

红墨水实验原理红墨水实验是一种古老的化学实验，它可以帮助我们了解溶液的构成以及化学反应的过程。

红墨水实验中的红色溶液是由二氧化碳溶液加入含有水银的溶液而形成的。

经过反应，水中的氢气被水银离子替代，替代后的氢气离子形成氢氧化银，而水银离子则结合CO2形成水银碳酸盐，这两种物质相互抵消形成新物质，从而形成红色溶液。

红墨水实验的反应机理如下：当水银离子与CO2反应时，CO2会和氢氧化银离子结合，发生水银碳酸盐的沉淀，产生红色溶液。

这个反应具有氧化还原性质，CO2在反应中发生氧化，而水银的氢原子发生还原，它们之间的反应即是氧化还原反应。

红墨水实验能够帮助人们考察溶液构成和化学反应的过程，例如它能够帮助学生观察反应中CO2的浓度，以及水银的浓度和还原性对反应的影响等。

同时，它还可以帮助我们了解多种反应的过程，例如氢氧化银反应中产生溶解度呈现关系，以及各种酸和碱性物质产生的化学反应等。

红墨水实验有很多种，它们各自都有不同的原理，原理之间也有些差别。

总体来说，它们都是利用水银离子和CO2在碱性环境中反应而形成红色溶液。

而在碱性环境中，碱强度会影响CO2的溶解度，这也是红墨水实验中研究溶液构成的重要原因。

此外，红墨水实验还可以用来研究不同化学物质的相互作用，例如可以通过添加表面活性物质来改变红色溶液的浓度。

通过这种实验，我们可以研究表面活性物质对溶液反应的影响，进一步了解不同化学物质的相互作用。

综上所述，红墨水实验是一种简单而又有效的实验方法，它可以帮助我们了解溶液的构成以及化学反应的过程，也可以用来研究不同化学物质的相互作用。

通过利用这种实验可以更好地理解溶液及其中各种化学物质的组成及其产生的化学反应，从而为复杂的实验提供良好的基础。

红墨水实验步骤和分析
准备材料：
1 红墨水(专业)、洗板水、窗纱（金属的）、无纺布、注射器、真空袋、吸尘器、烤箱。

检验步骤：
1 用注射器装上洗板水把要做红墨水实验的BGA底部注射上洗板水，浸泡大约2分钟让BGA底部的助焊剂充分融化，用气枪把底部的洗板水吹干净，依次重复2遍，保证把BGA 底部的助焊剂清理干净。

2 用注射器装上红墨水，把红墨水注射到BGA下面，能看见四边有红墨水澀出即可。

3 把以上两步做完的PCB板，用纱窗和无纺布包住防止器件把真空袋扎漏。

4 包好放到真空袋里，用吸尘器把袋里真空抽干，抽真空主要是让红墨水能充分融入到BGA底部没一个点上。

5 抽完真空5分钟后，把PCB板从袋里拿出放到烘箱里125度烘烤8小时。

6 烘烤时间完毕后，趁PCB板还热用大力钳夹住PCB板，来回折让BGA自然脱落。

（不能用工具翘起防止损坏BGA球）。

现象分析：
第一种现象是在显微镜下看见BGA球上和焊盘上都有红墨水说明焊接有问题。

第二种现象是如两者有一者有红墨水，说明可能在拆时渐到上面这种说明不了问题。

第三种现象是BGA 焊盘和PCB 焊盘上面都没有红墨水这说明焊接没有问题。

下图是在做红墨水实验一个少锡的案例
技术部吴宝莹 2013.04.22.
BGA 上面的红
墨水。

BGA做红墨水实验的报告
机种应力导致BGA的焊接不良，针对问题进行红墨水实验
问题描述：
实验步骤
实验步骤
1.使用气枪清洁BGA的底部数分钟，确保BGA的底部无灰尘等异物；
2.在BGA底部注入红墨水，将PCBA装入真空包装袋，使用包装机抽真空；
3.从包装袋取出pcba，将样品放入烤箱125度烘烤12h;
4.使用螺丝刀将BGA翘起，在显微镜下观察BGA位置；
5.观察焊点上红墨水渗透情况并拍照，得出实验结论。

移除BGA后观察效果图
移除BGA后断裂处分为三个位置：A.断裂处发生在锡球与PCB连接处，红色区域B.断裂处发生在锡球内部，灰色区域C.断裂处发生在锡球与BGA连接处，蓝色区域
B GA 图示Polarity Mark BGA PCB A B C
移除BGA观察效果图
PCB侧BGA侧
移除BGA观察效果图 PCB侧BGA侧A B C BGA
PCB
无红墨水痕迹无红墨水痕迹
无红墨水痕迹
结论
基于以上实验结果分析
所有断裂面无红墨水渗入，BGA的焊接无问题。