■ SMT贴装工艺过程质量检测与分析、控制

内容：包括印刷、贴片、焊接、清洗等贴装全过程各工序的质量检测方法、策略，以及贴装缺陷分析及其处理、贴装设备检测与工艺参数控制等。

■ 传统质量检测技术和改进后的质量检测技术

区别：“改进后的质量检测技术”在每一关键工序之后就进行相应的工序质量检测。
 

■ 焊膏印刷质量主要质包括
焊膏、PCB、印刷机、刮刀、印刷环境、操作员、印刷参数、模板等

■ 焊膏主要性能参数
焊膏的黏度、金属含量、熔点、焊接温度、粉末大小。

焊膏的黏度：不同的涂敷方法选用不同黏度的焊膏。

影响焊膏黏度的主要因素：是焊膏的金属百分含量和焊料球尺寸的大小。
 

■ 焊膏的金属含量

金属成分一般包括：Sn(锡)、Pb(铅)、Au(金)、Ag(银)、In(铟)、Bi(铋)、Ni(镍)等。焊膏的主要成分是Sn,Pb。

无铅焊膏：以Sn、Ag、Cu(铜)为主。
 

■ 焊膏中太低的金属含量会使助焊剂含量相对增加，焊膏的黏度降低

导致焊接时焊点不饱满，从而出现少焊、开焊；焊接时会出现更多的空洞；焊点连接强度将大大降低；

在焊接时会出现更多的气泡，容易造成焊球和锡珠。

金属含量的降低，导致黏度下降，容易出现坍塌，增加桥接的发生。
 

■ 理想球形焊料粉末要求
其粉末直径应不大于模板开口尺寸的l／7，不大于点涂器喷嘴直径的l／10。

焊料粉末为球形的优点：比不规则形状的焊料粉末能有效地减小颗粒与外界的接触面积，从而可以有效地防止或减少焊膏的氧化，提高焊接时的润湿性能；有利于在焊膏印刷过程中的滚动效果从而填充模板开口。
 

■ 焊膏的印刷工艺参数
刮刀速度、压力、角度、硬度及其材质、脱模速度等。

刮刀分类：橡胶刮刀、金属刮刀、合金刮刀

橡胶刮刀：硬度相对较低。有“挖掘”现象、易磨损，橡胶刮刀的硬度：一般为(55～95)Hs，

金属刮刀：变形很小，对印刷的焊膏几乎没有影响。

合金刮刀：采用弹性合金做基底，硬金属做刀刃的合金刮刀。优点：具有金属刮刀和橡胶刮刀两者的优点，既具有金属刮刀的硬度又具有橡胶刮刀的柔顺性，能印刷出具有平坦表面的焊膏。
 

■ 焊膏印刷时的脱模速度
影响已印刷焊膏外形－印刷效果，时间过长,易在模板底部残留焊膏；时间过短,不利于焊膏的直立,影响其清晰度。引脚间距关系：间距越小，脱模速度相对也要较小。

■ 焊膏的厚度
受控于模板的厚度

焊膏厚度与引脚间距关系：①间距越大，印刷的厚度也应越大。0.3mm引脚间距－－模板厚度一般为0.1mm－－印刷焊膏的厚度则为0.09mm～0.1mm；0.5mm及以上引脚间距的器件－－模板厚度为0.12mm、0.15mm－－印刷厚度为0.11mm～0.15mm。模板最大厚度为0.15mm。
 

■ AOI技术特点（在焊膏质量检测方面）
 

■ 焊膏印刷缺陷
印刷偏移、焊膏量不足、焊膏量过多、印刷形状不良、污斑／底部印刷(Smearing／Under Printing)、坍塌等。

■ 印刷偏移主要原因：PCB焊盘和模板开口对位不准。
 

■ 焊膏量不足：主要原因是模板开口大小。
 

■ 焊膏量过多：主要原因是开口太大。
 

■ 焊膏形状不良：印刷焊膏的上下角部有延展或出现塌边等不良现象，严重时发生焊膏的渗溢与桥连。主要原因：焊膏特性。
 

■ 焊膏坍塌分为冷塌和热塌

冷塌：印刷之后的焊膏慢慢扩散至焊盘之外，由四方形变成弧形。

冷塌原因：焊膏低黏度(黏度是抵抗或阻止流动的一种量度 )

解决方法：测出防止坍塌的焊膏最低黏度、使焊膏在印刷过程中保持滚动的最大黏度，理想焊膏黏度介于这两个数值之间。
 

热塌现象：指印刷完好的焊膏在再流焊预热阶段发生的坍塌。

热塌的原因：与回流焊温度曲线、升温速率有关。

解决方法：控制好温升曲线及温升速度。
 

■ 影响贴片质量的关键因素：贴片力、贴片的速度／加速度、贴片机的贴片精度、元器件、焊膏与PCB。根据贴片头的对中原理，贴片头分为无对中爪贴片头和有对中爪贴片头两种。

■ 无对中爪贴片头：由于贴片头只有真空吸嘴，所以对元器件的机械损伤较小。有对中爪贴片头：在贴片头上装有机械对中爪，对元器件产生较大的夹持力，有可能造成尺寸较小或有引脚的元件的损坏。贴片速度／加速度既影响生产率又影响贴片质量；元器件越小，贴片的精度要求就越高。很小的旋转误差或平移误差就会使元器件贴偏甚至完全偏离焊盘。对于细间距元件，极小的旋转误差将可能使元件完全偏离而导致桥连。

■ 贴片精度：主要包括基板精度、基板定位精度、贴片头定位精度、元器件定位精度以及贴片头的重复定位精度。
 

■ 定位精度：指贴片机的实际贴片位置与设定位置的偏差
 

■ 重复定位精度：指贴装头重复地返回设定点的能力。
 

■ 贴片缺陷：元器件漏贴，元器件贴错，元器件极性贴反，没满足最小电气间隙，元器件贴偏。
 

■ 元器件漏贴：贴片头吸嘴采用真空拾取元件。

真空检测器检测到真空后就表示元器件已经被拾取。但是，如果吸嘴被杂质堵住，贴片头内也会形成真空，这时真空检测器也会显示元器件被拾取，但实际并没有拾取元器件，那造成漏贴。
 

■ 元器件错贴：贴片机将元器件贴错位置。元器件错贴很可能是喂料器的位置装错了，或者是在编写贴装程序时将元器件数据填错了，或者程序设定与喂料器不匹配。
 

■ IPC标准将电子产品分级
为1级、2级、3级三个级别，级别越高，性能要求更高，其接受条件也越严格。

(1)1级：通用类电子产品（民用类）

(2)2级：专用服务类电子产品（工业、商用类）

(3)3级：高性能电子产品（医用、军用、航天类）   
 

■ IPC标准规定的各级产品的四级质量验收条件：目标条件、可接收条件、缺陷条件、过程警示条件。

目标条件（又称“理想”条件）：是指近乎完美的理想情况。

可接收条件（又称“合格”条件）：它是指组件在使用环境下能保证完整、可靠地运行（但不如目标条件完美）。它是保证产品质量的必须的质量验收条件。

缺陷条件（又称“拒收”条件）：是指组件在使用环境下其完整、安装或功能上无法满足要求，缺陷条件应该是该级产品拒收或不合格的条件。这类产品应该进行返工修理、报废或“照章处理” 。

过程警告条件（又称“改善性合格”条件）：是指虽没有影响到产品的完整、安装和功能，但存在不符合要求条件(非拒收)的一种情况。

IPC－A－610D中说明：除非被认定对最终用户所规定的产品完整、安装和功能产生影响，拒收条件和过程警告条件以外那些未涉及的情况均被认为可接收。
 

作为“缺陷条件”和“过程警告条件”的电子产品，一般应该拒收。
 

但只要经过返工、返修或“照章处理”，或者有效地持续采取改进措施后，这些产品可以成为在使用环境下其完整、安装或功能上满足要求的“改善性合格”(或降级)的产品，作为满足最终产品的最低要求条件而接收，不应该列入拒收的范围。
 

■ 电子贴装焊接质量检测方法：目视检测、自动检测常用的焊点质量自动检测：自动光学检测(AOI)与自动X光检测(AXI)
 

■ 焊点检测有以下两大原则：

①全检原则：采用目视或仪器检验，检验率应达到l00％。

②非破坏性原则：除对焊点进行抽检外，不推荐采用易于损坏焊点的检验评定方法，以降低检测成本。
 

■ AOI检测组成：AOI由光学部分和图像处理部分组成。

光学部分作用：获得需要检测焊点的图像。光学部分包括CCD相机、镜头、光源（大多采用LED光源）、采集卡以及运动平台等，来分析、处理和判断是否存在各种焊接缺陷。
AXl与AOI相比，其最大的优势在于－－可以检测焊点的内在缺陷、BGA等器件隐藏焊点。
 

■ 常见的波峰焊工艺问题有：不润湿／半润湿、锡球、受扰动焊点、冷焊、拉尖、桥接、虚焊。
 

■ 再流焊缺陷主要分为两大类：一类与冶金现象有关，包括冷焊、半润湿、不润湿、过多的金属间化合物；另一类与异常的焊点有关，包括焊料量不足、桥接、锡球、锡珠、偏移、芯吸、空洞、立碑等。
 

■ 无铅焊接缺陷：锡裂、焊点剥离、“黑盘”(Black Pad)、空洞大大增加
 

■ 清洗质量：在PCB焊接之后,驻留各种残留物，最典型最主要的残留物是白斑和炭化残留物，它们主要来源于助焊剂。
 

■ 白斑的主要成分：助焊剂的残留物或其它材料与助焊剂反应的产生物。减少白斑方法：关键是控制助焊剂
 

■ 碳化残留物由过热引起，碳化意味着过热与氧化，助焊剂膜越薄，越易产生过热与氧化。解决方法：从产生“过热”的根源来看，有两种途径解决该问题：一是避免过热； 二是让相关材料(主要是助焊剂与阻焊膜）能抗热。
 

■ PCBA的清洗质量检测方法

1.离子污染物测试方法：(1)萃取溶液电阻率测试法、(2)离子色谱测试法

2.助焊剂残留物测试法

3.表面绝缘电阻测试法