路 輝,裴 迅（原陽(yáng)縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,河南 原陽(yáng) 453500）

無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

路 輝,裴 迅
（原陽(yáng)縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,河南 原陽(yáng) 453500）

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)作為電子類產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的主要方式，其檢測(cè)質(zhì)量的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，是產(chǎn)品質(zhì)量提升的重要保障。本文主要對(duì)無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、類型及結(jié)合方式進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)；特點(diǎn)；類型；結(jié)合方式

自2001年我國(guó)加入世貿(mào)組織后，國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了極大的發(fā)展，在質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督工作中檢測(cè)技術(shù)水平的高低，將直接影響到質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督工作能否順利進(jìn)行，更影響到單位的發(fā)展。無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)作為電子類產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的重要技術(shù)之一，只有提升其檢測(cè)的技術(shù)水平、規(guī)范檢測(cè)程序，才能確保產(chǎn)品的質(zhì)量，才能推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1　無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

電子產(chǎn)品禁止鉛使用法律的頒布，給PCBA行業(yè)帶來(lái)了極大的影響。為此必須調(diào)整SMT生產(chǎn)工藝、設(shè)備，確保無(wú)鉛化產(chǎn)品質(zhì)量符合施工要求。目前都會(huì)選用錫銀銅合金代替SMT生產(chǎn)過(guò)程中的錫鉛焊膏，用于固流焊。在生產(chǎn)與檢測(cè)過(guò)程中，SMT無(wú)鉛化的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）無(wú)鉛焊料具有較高熔點(diǎn)。183攝氏度為傳統(tǒng)Sn63/Pb37共晶焊料的熔點(diǎn)，217攝氏度為無(wú)鉛錫銀銅合金焊料的熔點(diǎn)，進(jìn)而降低回流焊與波峰焊的工作溫度窗口，加大工藝難度；（2）無(wú)鉛焊料具有較高表面張力，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)鉛焊膏具有較差的流動(dòng)性與浸潤(rùn)性；（3）作為非共晶合金，無(wú)鉛焊料焊接冷卻后，其表面沒(méi)有光澤，較為粗糙；（4）相比傳統(tǒng)錫鉛焊接，其焊接點(diǎn)形狀有所區(qū)別，融合性不高。

2　SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的類型

2.1 人工目檢

通過(guò)人的眼睛、簡(jiǎn)單光學(xué)放大器件檢測(cè)電路板、點(diǎn)膠等工藝的方式就是人工目檢。無(wú)鉛化后，焊點(diǎn)表面有所改變，如呈現(xiàn)出啞光型，對(duì)人工目檢十分有利。這種方式具有較少投資，但工藝水平低下，無(wú)法檢測(cè)不可視焊點(diǎn)與元件表面細(xì)微裂縫。因具有較大勞動(dòng)強(qiáng)度，無(wú)法進(jìn)行大量生產(chǎn)。

2.2 AOI檢測(cè)

自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)就是AOI檢測(cè)，其運(yùn)用到的技術(shù)包括：計(jì)算機(jī)技術(shù)、高速圖像處理、自動(dòng)控制技術(shù)等。在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中，其優(yōu)勢(shì)為自動(dòng)化程度高、速度快及分辨率高、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。AOI檢測(cè)的作用就是對(duì)在線測(cè)試、功能測(cè)試通過(guò)率進(jìn)行有效提升、降低成本等。其工作流程如圖1所示。

無(wú)鉛化后，大部分無(wú)鉛釬料屬于非共晶合金，在冷卻過(guò)程中，釬料溫差一般為10攝氏度左右，往往會(huì)有固、液狀態(tài)同時(shí)存在于冷卻過(guò)程的現(xiàn)象。共晶釬料焊點(diǎn)具有光滑的表面，極易出現(xiàn)鏡面反射情況。當(dāng)冷卻條件不同時(shí)，無(wú)鉛釬料具有不同的漫反射傾向。如具有較強(qiáng)漫反射，將導(dǎo)致外觀沒(méi)有光澤。對(duì)于該問(wèn)題，檢測(cè)時(shí)一般選用彩色高亮度方式AOI。通過(guò)對(duì)色彩不同圓環(huán)光源亮度的改變，進(jìn)行基板面焊點(diǎn)的照射，通過(guò)正上方CCD攝像機(jī)拍攝焊點(diǎn)表面各個(gè)部分仰角反射的光線，把焊點(diǎn)三維角度信息向二維圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在角度不同的平面，將焊點(diǎn)進(jìn)行不同顏色的劃分，如紅色、綠色等。

2.3 X射線檢測(cè)

對(duì)BGA、CSP與FC等封裝器件焊點(diǎn)問(wèn)題的檢測(cè)方式，一般選用X射線檢測(cè)法，如橋連、移位、空洞等問(wèn)題?，F(xiàn)階段，X射線無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可分為以下幾種：

（1）2DX射線檢測(cè)：X射線在高壓下產(chǎn)生，通過(guò)材料為鈹?shù)拇翱?，以扇型光束的形式向PCB上進(jìn)行投射。XSH射線從檢測(cè)樣穿透，放大并向CCD成像器上投射，將X射線向可見(jiàn)光影像進(jìn)行轉(zhuǎn)化。X光管聚焦尺寸決定取得的圖像分辨率，微毫米級(jí)聚焦管一般可達(dá)到1微米以下。（2）3DX射線檢測(cè)：3D成像方式較多，一般可選用三角測(cè)量、共聚焦掃描等。在檢測(cè)焊點(diǎn)質(zhì)量時(shí)，通常選用共焦點(diǎn)的方式。其應(yīng)用原理為以θ 角為主，X射線源對(duì)樣品進(jìn)行照射，在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，檢波器同時(shí)工作。在光源和檢波器之間一定部位X光聚焦，并形成聚焦平面，可以清楚看到平面上的物體。在BGA相同焊點(diǎn)高度不同的位置，可以對(duì)焊點(diǎn)釬料量、焊點(diǎn)成型情況進(jìn)行直接測(cè)量。（3）基于2D圖像，具有OVIM的X射線檢測(cè)：該檢測(cè)方式和2DX射線檢測(cè)方式具有基本相同的成像原理，其不同點(diǎn)在于該檢測(cè)方式選用的X射線管結(jié)構(gòu)為自帶真空、維持真空系統(tǒng)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。相比閉管，其微焦點(diǎn)直徑較小、分辨率較高?，F(xiàn)階段開(kāi)放式X射線管微焦點(diǎn)直徑可達(dá)到500毫米，通過(guò)傾斜旋轉(zhuǎn)數(shù)控成像器，可以取得準(zhǔn)確的數(shù)值。無(wú)鉛化后，一般選用Sn基釬料、含Bi釬料為無(wú)鉛釬料，相比Sn釬料，Bi釬料X吸收效果更好。

3　組合檢測(cè)技術(shù)

每種檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)域都不盡相同，但各個(gè)檢測(cè)域之間又存在著必然的聯(lián)系。在SMT產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)遵循實(shí)際情況、檢測(cè)方式等，對(duì)各個(gè)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行合理選擇與組合，利用互補(bǔ)的方式，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)品范圍的檢測(cè)，將產(chǎn)品缺陷降到最低點(diǎn)。QMS系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效比較各個(gè)測(cè)試內(nèi)容，如BGA封裝7個(gè)、細(xì)間距QFP9個(gè)、芯片1505個(gè)、總焊點(diǎn)10731個(gè)、元件1714個(gè)。在各個(gè)檢測(cè)技術(shù)組合中，針對(duì)上述情況，可選用人工＞AXI＞ICT＞FT的方案。并與環(huán)境應(yīng)里篩選、熱沖擊測(cè)試等方式充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)提升產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)水平的目的。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，作為代表國(guó)家行使計(jì)量監(jiān)督權(quán)的職能部門，質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的主要工作任務(wù)就是對(duì)企業(yè)產(chǎn)品實(shí)行監(jiān)督管理權(quán)。作為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的重要技術(shù)，無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)質(zhì)量監(jiān)督工作的開(kāi)展、企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提升具有關(guān)鍵性的作用。在質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督工作中必須不斷提升無(wú)鉛化SMT質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)水平，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量，才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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