■ SMT貼裝工藝過程質量檢測與分析、控制

內容：包括印刷、貼片、焊接、清洗等貼裝全過程各工序的質量檢測方法、策略，以及貼裝缺陷分析及其處理、貼裝設備檢測與工藝參數控制等。

■ 傳統質量檢測技術和改進后的質量檢測技術

區別：“改進后的質量檢測技術”在每一關鍵工序之后就進行相應的工序質量檢測。
 

■ 焊膏印刷質量主要質包括
焊膏、PCB、印刷機、刮刀、印刷環境、操作員、印刷參數、模板等

■ 焊膏主要性能參數
焊膏的黏度、金屬含量、熔點、焊接溫度、粉末大小。

焊膏的黏度：不同的涂敷方法選用不同黏度的焊膏。

影響焊膏黏度的主要因素：是焊膏的金屬百分含量和焊料球尺寸的大小。
 

■ 焊膏的金屬含量

金屬成分一般包括：Sn(錫)、Pb(鉛)、Au(金)、Ag(銀)、In(銦)、Bi(鉍)、Ni(鎳)等。焊膏的主要成分是Sn,Pb。

無鉛焊膏：以Sn、Ag、Cu(銅)為主。
 

■ 焊膏中太低的金屬含量會使助焊劑含量相對增加，焊膏的黏度降低

導致焊接時焊點不飽滿，從而出現少焊、開焊；焊接時會出現更多的空洞；焊點連接強度將大大降低；

在焊接時會出現更多的氣泡，容易造成焊球和錫珠。

金屬含量的降低，導致黏度下降，容易出現坍塌，增加橋接的發生。
 

■ 理想球形焊料粉末要求
其粉末直徑應不大于模板開口尺寸的l／7，不大于點涂器噴嘴直徑的l／10。

焊料粉末為球形的優點：比不規則形狀的焊料粉末能有效地減小顆粒與外界的接觸面積，從而可以有效地防止或減少焊膏的氧化，提高焊接時的潤濕性能；有利于在焊膏印刷過程中的滾動效果從而填充模板開口。
 

■ 焊膏的印刷工藝參數
刮刀速度、壓力、角度、硬度及其材質、脫模速度等。

刮刀分類：橡膠刮刀、金屬刮刀、合金刮刀

橡膠刮刀：硬度相對較低。有“挖掘”現象、易磨損，橡膠刮刀的硬度：一般為(55～95)Hs，

金屬刮刀：變形很小，對印刷的焊膏幾乎沒有影響。

合金刮刀：采用彈性合金做基底，硬金屬做刀刃的合金刮刀。優點：具有金屬刮刀和橡膠刮刀兩者的優點，既具有金屬刮刀的硬度又具有橡膠刮刀的柔順性，能印刷出具有平坦表面的焊膏。
 

■ 焊膏印刷時的脫模速度
影響已印刷焊膏外形－印刷效果，時間過長,易在模板底部殘留焊膏；時間過短,不利于焊膏的直立,影響其清晰度。引腳間距關系：間距越小，脫模速度相對也要較小。

■ 焊膏的厚度
受控于模板的厚度

焊膏厚度與引腳間距關系：①間距越大，印刷的厚度也應越大。0.3mm引腳間距－－模板厚度一般為0.1mm－－印刷焊膏的厚度則為0.09mm～0.1mm；0.5mm及以上引腳間距的器件－－模板厚度為0.12mm、0.15mm－－印刷厚度為0.11mm～0.15mm。模板最大厚度為0.15mm。
 

■ AOI技術特點（在焊膏質量檢測方面）
 

■ 焊膏印刷缺陷
印刷偏移、焊膏量不足、焊膏量過多、印刷形狀不良、污斑／底部印刷(Smearing／Under Printing)、坍塌等。

■ 印刷偏移主要原因：PCB焊盤和模板開口對位不準。
 

■ 焊膏量不足：主要原因是模板開口大小。
 

■ 焊膏量過多：主要原因是開口太大。
 

■ 焊膏形狀不良：印刷焊膏的上下角部有延展或出現塌邊等不良現象，嚴重時發生焊膏的滲溢與橋連。主要原因：焊膏特性。
 

■ 焊膏坍塌分為冷塌和熱塌

冷塌：印刷之后的焊膏慢慢擴散至焊盤之外，由四方形變成弧形。

冷塌原因：焊膏低黏度(黏度是抵抗或阻止流動的一種量度 )

解決方法：測出防止坍塌的焊膏最低黏度、使焊膏在印刷過程中保持滾動的最大黏度，理想焊膏黏度介于這兩個數值之間。
 

熱塌現象：指印刷完好的焊膏在再流焊預熱階段發生的坍塌。

熱塌的原因：與回流焊溫度曲線、升溫速率有關。

解決方法：控制好溫升曲線及溫升速度。
 

■ 影響貼片質量的關鍵因素：貼片力、貼片的速度／加速度、貼片機的貼片精度、元器件、焊膏與PCB。根據貼片頭的對中原理，貼片頭分為無對中爪貼片頭和有對中爪貼片頭兩種。

■ 無對中爪貼片頭：由于貼片頭只有真空吸嘴，所以對元器件的機械損傷較小。有對中爪貼片頭：在貼片頭上裝有機械對中爪，對元器件產生較大的夾持力，有可能造成尺寸較小或有引腳的元件的損壞。貼片速度／加速度既影響生產率又影響貼片質量；元器件越小，貼片的精度要求就越高。很小的旋轉誤差或平移誤差就會使元器件貼偏甚至完全偏離焊盤。對于細間距元件，極小的旋轉誤差將可能使元件完全偏離而導致橋連。

■ 貼片精度：主要包括基板精度、基板定位精度、貼片頭定位精度、元器件定位精度以及貼片頭的重復定位精度。
 

■ 定位精度：指貼片機的實際貼片位置與設定位置的偏差
 

■ 重復定位精度：指貼裝頭重復地返回設定點的能力。
 

■ 貼片缺陷：元器件漏貼，元器件貼錯，元器件極性貼反，沒滿足最小電氣間隙，元器件貼偏。
 

■ 元器件漏貼：貼片頭吸嘴采用真空拾取元件。

真空檢測器檢測到真空后就表示元器件已經被拾取。但是，如果吸嘴被雜質堵住，貼片頭內也會形成真空，這時真空檢測器也會顯示元器件被拾取，但實際并沒有拾取元器件，那造成漏貼。
 

■ 元器件錯貼：貼片機將元器件貼錯位置。元器件錯貼很可能是喂料器的位置裝錯了，或者是在編寫貼裝程序時將元器件數據填錯了，或者程序設定與喂料器不匹配。
 

■ IPC標準將電子產品分級
為1級、2級、3級三個級別，級別越高，性能要求更高，其接受條件也越嚴格。

(1)1級：通用類電子產品（民用類）

(2)2級：專用服務類電子產品（工業、商用類）

(3)3級：高性能電子產品（醫用、軍用、航天類）   
 

■ IPC標準規定的各級產品的四級質量驗收條件：目標條件、可接收條件、缺陷條件、過程警示條件。

目標條件（又稱“理想”條件）：是指近乎完美的理想情況。

可接收條件（又稱“合格”條件）：它是指組件在使用環境下能保證完整、可靠地運行（但不如目標條件完美）。它是保證產品質量的必須的質量驗收條件。

缺陷條件（又稱“拒收”條件）：是指組件在使用環境下其完整、安裝或功能上無法滿足要求，缺陷條件應該是該級產品拒收或不合格的條件。這類產品應該進行返工修理、報廢或“照章處理” 。

過程警告條件（又稱“改善性合格”條件）：是指雖沒有影響到產品的完整、安裝和功能，但存在不符合要求條件(非拒收)的一種情況。

IPC－A－610D中說明：除非被認定對最終用戶所規定的產品完整、安裝和功能產生影響，拒收條件和過程警告條件以外那些未涉及的情況均被認為可接收。
 

作為“缺陷條件”和“過程警告條件”的電子產品，一般應該拒收。
 

但只要經過返工、返修或“照章處理”，或者有效地持續采取改進措施后，這些產品可以成為在使用環境下其完整、安裝或功能上滿足要求的“改善性合格”(或降級)的產品，作為滿足最終產品的最低要求條件而接收，不應該列入拒收的范圍。
 

■ 電子貼裝焊接質量檢測方法：目視檢測、自動檢測常用的焊點質量自動檢測：自動光學檢測(AOI)與自動X光檢測(AXI)
 

■ 焊點檢測有以下兩大原則：

①全檢原則：采用目視或儀器檢驗，檢驗率應達到l00％。

②非破壞性原則：除對焊點進行抽檢外，不推薦采用易于損壞焊點的檢驗評定方法，以降低檢測成本。
 

■ AOI檢測組成：AOI由光學部分和圖像處理部分組成。

光學部分作用：獲得需要檢測焊點的圖像。光學部分包括CCD相機、鏡頭、光源（大多采用LED光源）、采集卡以及運動平臺等，來分析、處理和判斷是否存在各種焊接缺陷。
AXl與AOI相比，其最大的優勢在于－－可以檢測焊點的內在缺陷、BGA等器件隱藏焊點。
 

■ 常見的波峰焊工藝問題有：不潤濕／半潤濕、錫球、受擾動焊點、冷焊、拉尖、橋接、虛焊。
 

■ 再流焊缺陷主要分為兩大類：一類與冶金現象有關，包括冷焊、半潤濕、不潤濕、過多的金屬間化合物；另一類與異常的焊點有關，包括焊料量不足、橋接、錫球、錫珠、偏移、芯吸、空洞、立碑等。
 

■ 無鉛焊接缺陷：錫裂、焊點剝離、“黑盤”(Black Pad)、空洞大大增加
 

■ 清洗質量：在PCB焊接之后,駐留各種殘留物，最典型最主要的殘留物是白斑和炭化殘留物，它們主要來源于助焊劑。
 

■ 白斑的主要成分：助焊劑的殘留物或其它材料與助焊劑反應的產生物。減少白斑方法：關鍵是控制助焊劑
 

■ 碳化殘留物由過熱引起，碳化意味著過熱與氧化，助焊劑膜越薄，越易產生過熱與氧化。解決方法：從產生“過熱”的根源來看，有兩種途徑解決該問題：一是避免過熱； 二是讓相關材料(主要是助焊劑與阻焊膜）能抗熱。
 

■ PCBA的清洗質量檢測方法

1.離子污染物測試方法：(1)萃取溶液電阻率測試法、(2)離子色譜測試法

2.助焊劑殘留物測試法

3.表面絕緣電阻測試法