無鉛化SMT質量檢測技術的應用

路 輝,裴 迅（原陽縣質量技術監督局,河南 原陽 453500）

無鉛化SMT質量檢測技術的應用

路 輝,裴 迅
（原陽縣質量技術監督局,河南 原陽 453500）

摘 要：隨著科學技術的不斷進步，我國產品質量檢測技術也得到了極大的發展。無鉛化SMT質量檢測技術作為電子類產品質量檢測的主要方式，其檢測質量的科學性、準確性，是產品質量提升的重要保障。本文主要對無鉛化SMT質量檢測技術的特點、類型及結合方式進行了分析與探究。

關鍵詞：無鉛化SMT質量檢測技術；特點；類型；結合方式

自2001年我國加入世貿組織后，國民經濟得到了極大的發展，在質量技術監督工作中檢測技術水平的高低，將直接影響到質量技術監督工作能否順利進行，更影響到單位的發展。無鉛化SMT質量檢測技術作為電子類產品質量檢測的重要技術之一，只有提升其檢測的技術水平、規范檢測程序，才能確保產品的質量，才能推動國民經濟的可持續發展。

1　無鉛化SMT質量檢測技術的特點

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

（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）相比傳統錫鉛焊接，其焊接點形狀有所區別，融合性不高。

2　SMT質量檢測技術的類型

2.1 人工目檢

通過人的眼睛、簡單光學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。

2.2 AOI檢測

自動光學檢測就是AOI檢測，其運用到的技術包括：計算機技術、高速圖像處理、自動控制技術等。在產品質量檢測中，其優勢為自動化程度高、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、液狀態同時存在于冷卻過程的現象。共晶釬料焊點具有光滑的表面，極易出現鏡面反射情況。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。現階段，X射線無損檢測技術的應用，可分為以下幾種：

（1）2DX射線檢測：X射線在高壓下產生，通過材料為鈹的窗口，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。在檢測焊點質量時，通常選用共焦點的方式。其應用原理為以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射線管結構為自帶真空、維持真空系統的開放式結構。相比閉管，其微焦點直徑較小、分辨率較高。現階段開放式X射線管微焦點直徑可達到500毫米，通過傾斜旋轉數控成像器，可以取得準確的數值。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

每種檢測技術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系。在SMT產品質量檢測技術應用中，應遵循實際情況、檢測方式等，對各個檢測技術進行合理選擇與組合，利用互補的方式，實現全產品范圍的檢測，將產品缺陷降到最低點。QMS系統的應用，可以有效比較各個測試內容，如BGA封裝7個、細間距QFP9個、芯片1505個、總焊點10731個、元件1714個。在各個檢測技術組合中，針對上述情況，可選用人工＞AXI＞ICT＞FT的方案。并與環境應里篩選、熱沖擊測試等方式充分結合，實現提升產品質量檢測技術水平的目的。

4　結束語

綜上所述，作為代表國家行使計量監督權的職能部門，質量技術監督部門的主要工作任務就是對企業產品實行監督管理權。作為產品質量監督的重要技術，無鉛化SMT質量檢測技術的應用，對質量監督工作的開展、企業產品質量的提升具有關鍵性的作用。在質量技術監督工作中必須不斷提升無鉛化SMT質量檢測技術水平，才能確保產品質量，才能實現企業的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

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