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

無鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)的應(yīng)用

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

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，我國產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。無鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)作為電子類產(chǎn)品質(zhì)量檢測的主要方式，其檢測質(zhì)量的科學(xué)性、準確性，是產(chǎn)品質(zhì)量提升的重要保障。本文主要對無鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)的特點、類型及結(jié)合方式進行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：無鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)；特點；類型；結(jié)合方式

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

1　無鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)的特點

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

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

2　SMT質(zhì)量檢測技術(shù)的類型

2.1 人工目檢

通過人的眼睛、簡單光學(xué)放大器件檢測電路板、點膠等工藝的方式就是人工目檢。無鉛化后，焊點表面有所改變，如呈現(xiàn)出啞光型，對人工目檢十分有利。這種方式具有較少投資，但工藝水平低下，無法檢測不可視焊點與元件表面細微裂縫。因具有較大勞動強度，無法進行大量生產(chǎn)。

2.2 AOI檢測

自動光學(xué)檢測就是AOI檢測，其運用到的技術(shù)包括：計算機技術(shù)、高速圖像處理、自動控制技術(shù)等。在產(chǎn)品質(zhì)量檢測中，其優(yōu)勢為自動化程度高、速度快及分辨率高、降低勞動強度等。AOI檢測的作用就是對在線測試、功能測試通過率進行有效提升、降低成本等。其工作流程如圖1所示。

無鉛化后，大部分無鉛釬料屬于非共晶合金，在冷卻過程中，釬料溫差一般為10攝氏度左右，往往會有固、液狀態(tài)同時存在于冷卻過程的現(xiàn)象。共晶釬料焊點具有光滑的表面，極易出現(xiàn)鏡面反射情況。當冷卻條件不同時，無鉛釬料具有不同的漫反射傾向。如具有較強漫反射，將導(dǎo)致外觀沒有光澤。對于該問題，檢測時一般選用彩色高亮度方式AOI。通過對色彩不同圓環(huán)光源亮度的改變，進行基板面焊點的照射，通過正上方CCD攝像機拍攝焊點表面各個部分仰角反射的光線，把焊點三維角度信息向二維圖像進行轉(zhuǎn)換，在角度不同的平面，將焊點進行不同顏色的劃分，如紅色、綠色等。

2.3 X射線檢測

對BGA、CSP與FC等封裝器件焊點問題的檢測方式，一般選用X射線檢測法，如橋連、移位、空洞等問題?，F(xiàn)階段，X射線無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，可分為以下幾種：

（1）2DX射線檢測：X射線在高壓下產(chǎn)生，通過材料為鈹?shù)拇翱?，以扇型光束的形式向PCB上進行投射。XSH射線從檢測樣穿透，放大并向CCD成像器上投射，將X射線向可見光影像進行轉(zhuǎn)化。X光管聚焦尺寸決定取得的圖像分辨率，微毫米級聚焦管一般可達到1微米以下。（2）3DX射線檢測：3D成像方式較多，一般可選用三角測量、共聚焦掃描等。在檢測焊點質(zhì)量時，通常選用共焦點的方式。其應(yīng)用原理為以θ 角為主，X射線源對樣品進行照射，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，檢波器同時工作。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相同焊點高度不同的位置，可以對焊點釬料量、焊點成型情況進行直接測量。（3）基于2D圖像，具有OVIM的X射線檢測：該檢測方式和2DX射線檢測方式具有基本相同的成像原理，其不同點在于該檢測方式選用的X射線管結(jié)構(gòu)為自帶真空、維持真空系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)。相比閉管，其微焦點直徑較小、分辨率較高?，F(xiàn)階段開放式X射線管微焦點直徑可達到500毫米，通過傾斜旋轉(zhuǎn)數(shù)控成像器，可以取得準確的數(shù)值。無鉛化后，一般選用Sn基釬料、含Bi釬料為無鉛釬料，相比Sn釬料，Bi釬料X吸收效果更好。

3　組合檢測技術(shù)

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

4　結(jié)束語

綜上所述，作為代表國家行使計量監(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)就是對企業(yè)產(chǎn)品實行監(jiān)督管理權(quán)。作為產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的重要技術(shù)，無鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)的應(yīng)用，對質(zhì)量監(jiān)督工作的開展、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鉛化SMT質(zhì)量檢測技術(shù)水平，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量，才能實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益。

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