7.1 SMT檢測內(nèi)容
SMT檢測技術(shù)的內(nèi)容很豐富,基本內(nèi)容包含:原材料來料檢測、工藝過程檢測和組裝后的組件功能檢測等,如圖8-1所示。
圖8-1 SMT產(chǎn)品檢測過程
原材料來料檢測包含PCB和元器件的檢測,以及焊膏、焊劑等所有SMT組裝工藝材料的檢測,表8-1所示。
表8-1 來料檢測主要內(nèi)容和基本檢測方法
在表面貼裝過程中,線路板組件貼裝生產(chǎn)將要經(jīng)歷焊膏印刷、貼裝、回流焊(波峰焊)等工序,每個(gè)工序都可能存在質(zhì)量問題而直接影響產(chǎn)品的合格率。工藝過程檢測包含印刷、貼片、焊接、清洗等各工序的工藝質(zhì)量檢測,組件檢測和組件外觀檢測、焊點(diǎn)檢測、組件性能測試和功能測試等,表8-2所示。
(1)PCB檢測
PCB缺陷可大致分為短路(包括基銅板短路、電鍍短路、塵埃短路、凹坑短路、污漬短路、干膜短路、蝕刻力度不夠短路、鍍層太厚短路、刮擦短路等),開路(包括重復(fù)性的開路、刮擦開路、真空開路、缺口開路等) 。
(2)印刷質(zhì)量檢測
印刷缺陷有很多種,大體上可以分為焊盤上焊膏不足、焊膏過多;大焊盤中間部分焊膏刮擦、小焊盤邊緣部分焊膏拉尖;印刷偏移、橋接及沾污等,形成這些缺陷的原因包括焊膏流變性不良、模板厚度和孔壁加工不當(dāng),印刷機(jī)參數(shù)設(shè)定不合理、精度不高、刮刀材質(zhì)和精度選擇不當(dāng)、PCB加工不良等,通過AOI可以有效監(jiān)控焊膏印刷質(zhì)量,并對缺陷數(shù)量和種類進(jìn)行分析,從而改善印刷制程。
(3)貼裝質(zhì)量檢測:元件貼裝環(huán)節(jié)過程中常出現(xiàn)漏貼、偏移、歪斜、極性相反等缺陷。
(4)焊接質(zhì)量檢測:檢測元器件的缺失、偏移和極性相反等情況,焊點(diǎn)的正確性以及焊膏是否充分、焊接短路和元器件翹腳等缺陷進(jìn)行檢測。
表8-2 組裝工藝過程中的主要檢查項(xiàng)目
8.2 SMT檢測方法
SMT工藝中常用的檢測技術(shù)主要包括人工目檢(MVl),自動(dòng)光學(xué)檢測(AOI),在線電路檢測(ICT),自動(dòng)X射線檢測(AXl),功能檢測(FT),飛針測試(FP)等方法。隨著電子產(chǎn)品的微小型化,元器件也不斷地朝著微小型化方向發(fā)展,引腳間距現(xiàn)朝著0.1mm甚至更小的尺寸發(fā)展,布線也越來越密,BGA/CSP/FC的使用也越來越多,SMA組件也越來越復(fù)雜。這一切對用SMT生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術(shù)提出了非常高的要求。
8.2.1人工目檢
人工目檢是SMT檢驗(yàn)作業(yè)的一個(gè)基本手段,即利用人的眼睛和簡單的光學(xué)放大器件(放大鏡)對電路板、點(diǎn)膠、焊膏印刷、貼片、焊點(diǎn)及電路板表面質(zhì)量進(jìn)行人工檢查,是一種投資少且行之有效的方法,在 SMT組裝工藝中仍在廣泛采用。
目視檢驗(yàn)主要目的是檢驗(yàn)外觀不良,作業(yè)的重點(diǎn)是來料檢驗(yàn)、PCB及焊點(diǎn)外觀、缺件、錯(cuò)件、極性反、偏移、立碑等項(xiàng)目。
目視檢驗(yàn)作業(yè)所使用的工具包括:放大鏡、顯微鏡、防靜電手套、工作服、鑷子、防靜電刷子等。此外,結(jié)構(gòu)性檢驗(yàn)工具:如拉力計(jì)、扭力計(jì)。特性檢驗(yàn):使用檢測儀器或設(shè)備(如萬用表、電容表、LCR表、示波器等)。
人工目視檢查具有較大的局限性:如重復(fù)性差,不能精確定量地反映問題,勞動(dòng)強(qiáng)度大,不適應(yīng)大批量集中檢查,對不可視焊點(diǎn)無法檢查,對引腳焊點(diǎn)內(nèi)部不能檢查。對元器件表面的微小裂紋也不能檢查,而且勞動(dòng)強(qiáng)度大,對檢測人員的視力傷害大,不適合大批量生產(chǎn)。 特別是元器件引腳的微小化,對人工目檢是一個(gè)很大的挑戰(zhàn),給人工目檢增加了難度,因此,這種方法在現(xiàn)代大規(guī)模生產(chǎn)中的使用就受到限制。
8.2.2自動(dòng)光學(xué)檢測
人工目檢就顯得力不從心,其穩(wěn)定性和可靠性難以滿足生產(chǎn)和質(zhì)量控制的需求,這一切對用SMT生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術(shù)提出了非常高的要求,故采用自動(dòng)光學(xué)檢測(Auto optical Inspect AOI)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測就越來越重要。
自動(dòng)光學(xué)檢測(AOI)采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速圖像處理和識別技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密機(jī)械計(jì)算和光學(xué)技術(shù),用光學(xué)手段(CCD攝像頭+輔助光)獲得檢測物體的照明圖像并經(jīng)過數(shù)字化處理,然后以某種方法進(jìn)行比較、分析、檢驗(yàn)和判斷,相當(dāng)于將人工目視檢測自動(dòng)化、智能化。
8.5 SMT的返修技術(shù)
8.5.1返修工藝目的
在SMT的整個(gè)工藝制程中,由于焊盤設(shè)計(jì)不合理、不良的焊膏印刷、不正確的元件貼裝、焊膏塌落、再流焊不充分等,都會(huì)引起開路、橋接、虛焊和不良潤濕等焊點(diǎn)缺陷;對于窄間距SMD器件,由于對印刷、貼裝、共面性的要求很高,因此引腳焊接的返修很常見;在波峰焊工藝中,由于陰影效應(yīng)等原因也會(huì)產(chǎn)生以上焊點(diǎn)缺陷。
另外,由于在裝貼過程中漏貼的元器件、貼錯(cuò)位置以及損壞的元器件;在線測試或功能測試以及單板和整機(jī)調(diào)試后也有一些需要更換的元器件。因此,這些情況都需要通過手工借助必要的工具進(jìn)行修整后可祛除各種焊點(diǎn)缺陷,從而獲得合格的焊點(diǎn)。
8.5.2 SMT維修用具和材料
對于有缺陷的SMA就需求進(jìn)行返修。一是采用恒溫烙鐵(手工焊接)進(jìn)行返修,二是采用返修工作臺(熱風(fēng)焊接)進(jìn)行返修。不論采用哪種方式都要求在最短的時(shí)間內(nèi)形成良好的焊接點(diǎn)。利用返修工作臺主要是對QFP、BGA、PLCC等元器件的缺陷而手工無法進(jìn)行返修時(shí)采用的方法,它通常采用熱風(fēng)加熱法對元器件引腳進(jìn)行加熱,但須配合相應(yīng)噴嘴。較高級的返修工作臺其加溫區(qū)可以做出與回流爐相似的溫度曲線。
SMT由于產(chǎn)品不良的類型不同,用到的工具也不同,主要有:恒溫焊臺(電烙鐵)、熱風(fēng)槍、L、C、R測試儀、靜電環(huán)、鑷子、美工刀等工具(見圖8-7)。
熱風(fēng)槍:用于拆卸和焊接貼片元件、貼片集成電路。
電烙鐵:用于焊接或補(bǔ)焊貼片元件、貼片集成電路。
手指鉗:拆卸時(shí)將貼片元件、貼片集成電路夾住;焊錫熔化后將元件取下;焊接時(shí)用于固定元件。
帶燈放大鏡:便于觀察元件的位置。
防靜電手腕:戴在手上,用以防止人身上的靜電損壞手機(jī)元件器。
吹耳球:用以將元件周圍的雜質(zhì)吹跑。
2.工藝材料
助焊劑:可選用品牌助焊劑或松香水(酒精和松香的混合液),將助焊劑加入元件周圍便于拆卸和焊接。
無水酒精或三氯甲烷:用以清潔線路板。
焊錫絲:焊接時(shí)使用。
抽風(fēng)機(jī):用于吸走焊接時(shí)助焊劑所揮發(fā)出的煙塵等。
植錫板:用于BGA芯片植錫,盡量選擇優(yōu)質(zhì)植錫板。
刮錫工具:用于刮除錫漿??蛇x用六件一套的助焊工具中的扁口刀。一般的植錫套裝工具都配有鋼片刮刀或膠條。
常用輔助工具如圖2-2所示。
8.5.3 SMT組件的返修過程
就整個(gè)SMT組件的返修過程分析,可分為拆焊、器件整形、PCB焊盤清理、貼放、焊接、清潔等幾個(gè)步驟:
(1)拆焊
拆焊就是將返修器件從已固定好的SMT組件的PCB上取下,其根本原則是不損壞或損傷被拆器件本身、周圍元器件和PCB焊盤。
(2)器件整形
要想繼續(xù)使用已拆下器件,必須對器件進(jìn)行整形,一般情況下拆下的器件的引腳或焊球都會(huì)有不同程度的損傷,如細(xì)間距封裝器件的引腳變形,BGA的焊球脫落等情況。
(3)PCB焊盤清理
PCB焊盤清理應(yīng)包含焊盤清洗和整平等工作,利用焊錫清掃工具,扁頭烙鐵,輔以銅質(zhì)吸錫帶將殘留于焊盤上的焊錫去除,再以無水酒精或認(rèn)可的溶劑擦拭去除細(xì)微物質(zhì)和殘余助焊劑等成分。
(4)貼放器件
在實(shí)施貼放元器件動(dòng)作之前的一個(gè)關(guān)鍵步驟是將準(zhǔn)備好的焊膏印刷至對應(yīng)的已清理平整的焊盤上,該工作一般是手工進(jìn)行,所需要的工具是開孔與要貼放元器件引腳或凸點(diǎn)相適合的小型模板及不銹鋼的印刷刮板。
(5)返修焊接
返修的焊接過程基板可以歸類為手工焊接及回流焊接過程,需要根據(jù)元器件及PCB布局特征、使用的焊接材料特性等進(jìn)行周密考慮。
(6)返修清洗
若使用焊膏、焊劑、焊膠等材料的熱風(fēng)回流返修焊接,除非對清潔度有特殊要求,一般情況下都不會(huì)采用清洗工藝,當(dāng)使用免清洗焊料時(shí)更是如此。