SMT如何目視檢驗

tianjiashan

一、 前言 以下是以組裝0.6㎜以上腳距到FR-4的機板上並用錫鉛比63/37爲成份的錫膏。而且是一高品質、小量及高混合度的SMT組裝制程。

本文目的是在描述在
SMT過程中三個最主要步驟：印錫膏、元件置放及回焊焊接後所需作的第一件事。
“目視檢測”，此法也可以被當成是該製程步驟後，用來判斷製造過程好壞方式。
二、 印錫膏
首先檢查錫膏印刷機的參數設定是否正確，板子的錫膏都應在焊墊上，錫膏的高度是否一置或呈現”梯形”狀，錫膏的邊緣不應有圓角或垮成一堆的形狀，但容許有一些因鋼板脫離時拉起些錫膏所造成峰狀外形，若錫膏無均勻分佈時則需檢查刮刀上的錫膏，是否不足或是分佈不均，同時也需檢查印刷鋼板及其它參數。最後，在顯微鏡下錫膏應是光亮或呈現潮濕狀而非乾乾的樣子。

三、元件置放
第一片已上錫膏的板子開始置放元件前，應先確認料架是否放置妥當、元件是否正確無誤及機器的取置位置是否正確。
完成第一片板子後應詳細檢查，每一零件是否都正確地放置及輕壓在錫膏的中央，而不是只有”放”在錫膏的上面。若在顯微鏡中可以看到錫膏有稍微凹陷的樣子就表示放置正確。如此則可避免元件在經過回焊時有”滑動”的現象産生。
需再次確認錫膏表面是否還是呈潮濕狀？若板子已經印完錫膏很久的話，那錫膏看起來就會有乾裂的表面。
這樣的錫膏會造成”松香焊點”(rosin solder joints，RSJs)，這種焊點除非在過完迴焊爐以後否則無法被檢查出來。這種松香焊點通常被發現于貫孔(Through Hole)的組裝過程中，會在元件及焊墊間造成一層薄薄透明的松香曾，並阻斷任何電性的傳輸。


最後一秒鐘的檢查
l 在BOM(Bill Of Materials)上的所有元件是否和板子上的元件一致？
l 所有對正負極敏感的元件如二極體、鉭質電容及IC零件的放置方向是否正確？
四、迴焊爐
一但迴焊溫度曲線設定完成(也就是說事先已使用熱電偶量測許多板子且確定毫無缺點)，只有在數量上有大變化或是重大缺失發生時，才會在行調整迴焊曲線。所謂”完美”的焊點是指外觀光亮平滑且在接腳周圍也有完整的焊錫包覆著。


在焊點附近也可以看到一些氧化物混合著松香的殘留著，這表示助焊劑有發揮其清潔的功能。這種氧化物是正常的且通常是由PCB上脫離的，但是也更有可能是從元件上的接腳，因助焊劑的清潔作用而脫落的，這也表示這元件可能已被儲存了一段很長的時間，甚至比PCB還要久。

老舊或是混合不完全的錫膏，可能會因爲和焊墊或元件接腳的熔接狀況(wetting)不良而産生小錫珠(Solder Ball)(注意：小錫珠也有可能是因爲製程缺陷如有濕氣在錫膏中或是綠漆(Soldermask)有缺陷所造成)。但是熔接狀況不良也有可能是因爲管理不善，使得有些板子被工作人員用手接觸過，而由手上的油脂殘留在焊墊上才造成不良。當然這種現象也有可能是因爲焊墊或元件腳上鍍錫太薄所造成。


最後，對一個檢驗員而言，略呈灰色的焊點可能起因於錫膏太舊、回焊的溫度太低、回焊的時間太短或是回焊曲線設定不正確，再不然就是回焊爐故障了。而小錫珠則有可能是因爲板子沒有烘烤過或是烘烤完太久了，亦或是元件太熱或是放置元件，在進迴焊爐前有人調整元件，而把錫膏擠出焊墊外所造成。

五、目視檢驗的技巧
本方法可以被用來檢驗剛經過迴焊爐的板子。首先先用眼睛掃瞄整片板子，再用顯微鏡對有缺陷的地方作檢查。如缺錫、短路或接腳扭曲(bending)都可以再經由傾斜板子，來調整最佳視線時容易的發現。用眼睛來檢查不規則的地方，通常要比用顯微鏡一點一點的檢查要容易的多，也更節省時間。當一問題被發現後，再用顯微鏡來作更詳細的檢驗。不斷的練習且熟記板子上元件的位置及外觀，更可以有效的提升檢視速度及對缺陷的發現率。
對細小的元件而言，也同樣的可以用這種方法，大部份小的元件會和板邊成90°或是平行，所以只要焊接不完整，大部份的小元件就不會和板邊平行或垂直，而是呈現歪離焊墊、墓碑或是短路現象。原因之一是因爲一個焊墊受熱且和接腳熔接速度比另一焊墊爲快，造成錫流及熔接到這一焊墊上，且因錫本身的內聚力把零件整個拉向此一焊墊，使得另一焊墊上的錫來不及和接腳熔接在一起，而出現零件”站立”的現象。另一原因則因爲焊墊佈線(layout)及元件本身接腳上的缺陷所造成。
另外IC元件的零件腳彎曲也幾乎毫無例外的不是造成空焊就是造成焊接不良。

色別上判別品質
顯微鏡應只用在第一現場來檢驗缺陷，從顔色上或從硬化的松香及錫膏表面的光亮度(或顆粒)，都可以辨別出迴焊時最高溫度是否足夠，太低或是太高。由顯微鏡也辨別出造成焊墊和接點絕緣的松香點。
理想的松香所呈現的顔色應是透明或是透明中帶有白色，若略呈現黃色則表示焊接溫度偏高。
若在板子上的元件接腳和焊墊的接縫的焊接呈現皺紋狀而非光亮平滑，則表示迴焊爐爐溫度過高或是冷卻太快。組裝板子時的迴焊曲線必須熱電偶仔細的量測，求得最佳的迴焊曲線才可以將這曲線應用在正式的產品上。