SMT組裝過(guò)程檢測(cè)

【摘要】高效合理、覆蓋率高的檢測(cè)過(guò)程是SMT生產(chǎn)質(zhì)量保障的首要關(guān)鍵。本文首先介紹了SMT生產(chǎn)中常用的檢測(cè)技術(shù)，然后根據(jù)組裝流程，分別對(duì)組裝前來(lái)料檢測(cè)、組裝中工藝質(zhì)量檢測(cè)和組裝后組件檢測(cè)與返修三項(xiàng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量監(jiān)控要點(diǎn)進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】SMT檢測(cè)技術(shù)；來(lái)料檢測(cè)；工藝質(zhì)量檢測(cè)；組件檢測(cè)與返修

作為現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品制造業(yè)的核心技術(shù)，SMT相關(guān)的新材料、新技術(shù)、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，組裝密度提高，SMD的引腳線數(shù)更多而節(jié)距減小，更多的SMD采用BGA等不可視引腳封裝方式。上述這些因素都對(duì)SMT生產(chǎn)檢測(cè)提出了更高的要求，也使得在SMT工藝過(guò)程中合理地設(shè)置檢測(cè)環(huán)節(jié)、選擇檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越重要。

一、SMT檢測(cè)技術(shù)

在當(dāng)前的SMT組裝過(guò)程中，常用的檢測(cè)技術(shù)主要包括目檢、AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、X-Ray檢測(cè)技術(shù)和ICT在線檢測(cè)技術(shù)等。

1.人工目檢。生產(chǎn)人員直接用肉眼觀察判定質(zhì)量是否合乎標(biāo)準(zhǔn)。這種檢測(cè)方法因簡(jiǎn)單和成本較低而得到廣泛應(yīng)用，但缺點(diǎn)是與生產(chǎn)人員的經(jīng)驗(yàn)和工作態(tài)度密切相關(guān)。并且由于人體結(jié)構(gòu)的限制，不能進(jìn)行0603、0402封裝尺寸和細(xì)間距芯片組裝的檢測(cè)。在SMT產(chǎn)線上，一般有印刷后目檢、爐（回焊爐）前目檢、爐后目檢三個(gè)目檢崗位，其中爐前目檢是組裝質(zhì)量保障的一個(gè)重要崗位。

2.AOI技術(shù)。AOI檢測(cè)一般被設(shè)為爐后目檢的下個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)。運(yùn)用高速高精度視覺處理技術(shù)對(duì)各生產(chǎn)工序自動(dòng)進(jìn)行缺陷檢測(cè)。AOI設(shè)備工作時(shí)，通過(guò)攝像頭自動(dòng)掃描采集檢測(cè)對(duì)象的圖像，并將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，從而檢查出PCB上的缺陷，并通過(guò)顯示器將缺陷點(diǎn)自動(dòng)標(biāo)示出來(lái)。AOI設(shè)備編程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，但由于是自上而下的2D平面采集圖像，故不能實(shí)現(xiàn)BGA等隱藏式焊點(diǎn)的結(jié)構(gòu)性檢測(cè)，也不易判別不太明顯的元器件翹件和PCB翹曲等3D方向上的缺陷。

3.ICT檢測(cè)技術(shù)。ICT相應(yīng)設(shè)備有飛針I(yè)CT設(shè)備和針床ICT設(shè)備，檢測(cè)對(duì)象一般是SMT組裝完成后的組件，用測(cè)試探針對(duì)在線元器件的電氣性能進(jìn)行測(cè)試，從而發(fā)現(xiàn)是否有缺件、錯(cuò)件、元器件不良、短路、斷路和裝配不良等，并準(zhǔn)確指示。

4.X-Ray檢測(cè)技術(shù)。用X射線對(duì)PCB上進(jìn)行掃描檢測(cè)，主要檢測(cè)對(duì)象是焊點(diǎn)質(zhì)量。由于X射線的穿透性，可清晰反映焊點(diǎn)的焊接品質(zhì)，包括BGA焊點(diǎn)。X-Ray檢測(cè)在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段。

上述四種檢測(cè)技術(shù)各有特點(diǎn)，在SMT實(shí)際生產(chǎn)中，必須根據(jù)組裝對(duì)象的具體情況來(lái)合理安排，綜合使用，多環(huán)節(jié)質(zhì)量檢測(cè)和控制可以大大降低返修成本、提高產(chǎn)品的合格率。

二、SMT檢測(cè)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置

為實(shí)現(xiàn)從原材料接受到組件組裝完畢下線的整個(gè)SMT組裝流程中，檢測(cè)主要發(fā)生以下三個(gè)節(jié)點(diǎn)。

1.組裝前的來(lái)料檢測(cè)。主要任務(wù)是在組裝前，對(duì)組裝過(guò)程中所必需的PCB基板、鋼網(wǎng)、元器件、焊錫膏等等工藝材料進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，測(cè)定其是否符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.SMT工藝過(guò)程檢測(cè)。針對(duì)SMT生產(chǎn)中的三大工藝過(guò)程——錫膏印刷、元器件貼片、再流焊接進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)、缺陷分析和處理。

3.組件檢測(cè)與返修。對(duì)完成再流焊接后的組件進(jìn)行組裝質(zhì)量檢測(cè)和功能檢測(cè)，并通過(guò)更換元器件等方法使不合格組件恢復(fù)成與特定要求相一致的合格組件。

三、來(lái)料檢測(cè)

來(lái)料檢測(cè)一般采用目檢的方式，檢測(cè)對(duì)象主要包括PCB基板、元器件、焊錫膏等。

1.PCB基板來(lái)料檢測(cè)

尺寸和外觀檢測(cè)。PCB尺寸檢測(cè)主要指加工孔的直徑、間距及其公差檢測(cè)，PCB邊緣尺寸檢測(cè)等。外觀檢測(cè)可使用PCB測(cè)試儀進(jìn)行，能對(duì)多層板的內(nèi)層和外層、單/雙面板、底圖膠片進(jìn)行檢測(cè)，可檢出斷線、搭線、劃痕、針孔、線寬、線距、邊沿粗糙及大面積缺陷等。

翹曲和扭曲檢測(cè)。人工測(cè)量PCB翹曲和扭曲的方法是將PCB的3個(gè)角緊貼桌面，然后測(cè)量第四個(gè)角距桌面的距離。

可焊性檢測(cè)。PCB可焊性測(cè)試重點(diǎn)是焊盤和電鍍通孔的測(cè)試，包含邊緣浸漬測(cè)試、旋轉(zhuǎn)浸漬測(cè)試、波峰浸漬測(cè)試和焊料珠測(cè)試等。

內(nèi)部缺陷檢測(cè)。檢測(cè)PCB的內(nèi)部缺陷一般采用顯微切片技術(shù)，PCB在焊料漂浮熱應(yīng)力試驗(yàn)后進(jìn)行顯微切片檢測(cè)，主要檢測(cè)項(xiàng)目有銅和錫-鉛合金鍍層的厚度、多層板內(nèi)部導(dǎo)體層間對(duì)準(zhǔn)情況、層壓空隙和銅裂紋等。

2.元器件來(lái)料檢測(cè)

首先要根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)元器件來(lái)料進(jìn)行檢查，并要特別注意元器件性能、規(guī)格、包裝等是否符合訂貨要求，是否符合產(chǎn)品性能要求，是否符合組裝工藝和組裝設(shè)備要求，是否符合存儲(chǔ)要求等。在上述檢測(cè)之后，還要看其是否具有良好的引腳共面性、引腳或焊端涂料層厚度是否滿足工藝要求、在215℃下是否可承受10個(gè)焊接周期的加熱、在清洗溫度下是否耐溶劑等。

3.焊錫膏來(lái)料檢測(cè)

錫膏質(zhì)量合格的主要標(biāo)準(zhǔn)有金屬百分含量在85%～92%范圍內(nèi)、焊料球固化強(qiáng)度合格、粘度200Pa.s～800Pa.s、金屬粉末氧化物含量合格等。

四、工藝過(guò)程檢測(cè)

SMT生產(chǎn)的主要工藝過(guò)程包括錫膏印刷、貼片、回流焊接，為了保證產(chǎn)品良率，必須加強(qiáng)各工序加工的工件產(chǎn)品的質(zhì)量檢查。為此，最理想化的檢測(cè)是在每道關(guān)鍵工序后設(shè)立質(zhì)量控制點(diǎn)，以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)上一個(gè)工藝環(huán)節(jié)中或工序中的品質(zhì)問(wèn)題并加以糾正，杜絕不合格產(chǎn)品進(jìn)入下一道工序。

1.錫膏印刷檢測(cè)

錫膏印刷的主要檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有：錫膏涂敷均勻；錫膏圖形與焊盤對(duì)準(zhǔn)，兩者尺寸和形狀相符；錫膏量和厚度符合要求；錫膏成型佳，無(wú)崩塌斷裂；錫膏覆蓋焊盤面積達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.貼片檢測(cè)

常見的貼片不良包括偏移、溢膠、漏件、錯(cuò)件、反向、懸浮和旋轉(zhuǎn)等。當(dāng)遇到這些不良現(xiàn)象要及時(shí)調(diào)整設(shè)備相應(yīng)參數(shù)，以達(dá)到良好的貼片效果。

3.再流焊接檢測(cè)

常見的焊接不良包括立碑、少錫﹑氧化﹑空焊﹑錫珠﹑假焊等。立碑指元器件立起；少錫指組件焊錫高度小于組件厚度的四分之一；氧化指熔化的焊錫浸潤(rùn)表面后收縮，留下一焊錫薄層覆蓋部分區(qū)域，造成焊錫形狀不規(guī)則；空焊指組件焊錫面和焊盤之間無(wú)錫；錫珠是焊錫在再流焊接種形成的小的球狀或不規(guī)則的焊錫球；假焊是組件焊錫面與焊盤間未形成可靠的金屬合金，施加外力可能使組件松動(dòng)。

五、組件檢測(cè)與返修

1.組件檢測(cè)

產(chǎn)線上組裝完畢，經(jīng)檢測(cè)后的合格組件將進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)——ICT檢測(cè)和功能檢測(cè)。

目前常用的ICT測(cè)試儀是飛針式測(cè)試儀，它用探針代替了針床式測(cè)試儀的針床夾具，在X-Y機(jī)構(gòu)上裝有可分別高速移動(dòng)的8根測(cè)試探針，測(cè)試程序可直接由線路板的CAD軟件得到。工作時(shí)，各測(cè)試探針按照坐標(biāo)位置對(duì)組件上的元器件和線路電氣連接進(jìn)行測(cè)試，并將故障出現(xiàn)的具體元器件和電路位置點(diǎn)報(bào)出，從而準(zhǔn)確有效地查找處在組裝過(guò)程中目檢和AOI不易發(fā)現(xiàn)的各種隱形缺陷和故障。

功能測(cè)試在ICT測(cè)試之后，將組件看成一個(gè)黑匣子，評(píng)估整個(gè)系統(tǒng)是否能夠按照設(shè)計(jì)目標(biāo)正常實(shí)現(xiàn)各種功能。功能測(cè)試時(shí)，為被測(cè)組件或組件上的某個(gè)功能模塊提供電源和輸入信號(hào)，按設(shè)計(jì)要求檢測(cè)其輸出信號(hào)能否達(dá)到性能指標(biāo)或觀察某種功能能否實(shí)現(xiàn)。

2.組件返修

不良組件的返修方式有手工返修和工作臺(tái)返修。手工返修對(duì)返修工具（如電烙鐵）的質(zhì)量和返修人員的操作水平要求很高。在進(jìn)行QFP和BGA等高密度器件返修時(shí)，一般采用專門的返修工作臺(tái)。返修工作臺(tái)實(shí)質(zhì)上是一種局部回流焊接設(shè)備，通過(guò)配備與返修拆焊處相適應(yīng)的焊接頭，對(duì)組件上某個(gè)元器件進(jìn)行加熱拆焊、焊盤整理和重新焊接安裝。美國(guó)電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)（IPC）于2007年11月發(fā)布了電子產(chǎn)品的返工、修改和維修通用標(biāo)準(zhǔn)IPC-7711/7721B1，闡述了對(duì)電路板和組件進(jìn)行返修的規(guī)范，是關(guān)于通孔、表面貼裝返工、連接盤、導(dǎo)體和層壓板返修的通用技能。

（1）片式元器件焊接不良品的返修

片式元器件焊接不良一般有立碑、缺錫、短路、偏移、組件裂紋、焊點(diǎn)裂紋等焊接缺陷。立碑組件需用電烙鐵取下，然后焊上。缺錫按有鉛或無(wú)鉛進(jìn)行電烙鐵補(bǔ)錫，短路用電烙鐵分開，組件裂紋需更換，焊點(diǎn)裂紋電烙鐵補(bǔ)錫。

（2）集成電路焊接不良品的返修

集成電路焊接不良品一般有橋連（短路）、缺錫、偏移等焊接缺陷。集成電路橋連用電烙鐵（必要時(shí)加用吸錫繩）分開。缺錫用電烙鐵補(bǔ)錫。偏移超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)取下重新手工焊接。對(duì)于QFN、BGA、CSP等存在不可見焊點(diǎn)的元器件，返修時(shí)要進(jìn)行PCBA的預(yù)熱，并將返修溫度曲線設(shè)定為平頂波形。

參考文獻(xiàn)

[1]魏富選.PCBA返修工藝管理與實(shí)施[J].現(xiàn)代表面貼裝咨詢，2013，2.

[2]王思群，王柳.BGA表面貼裝技術(shù)及過(guò)程控制[J].電子工藝技術(shù)，2011，3.

[3]張偉，等.無(wú)鉛BGA返修工藝方法[J].電子工藝技術(shù)， 2012，3.