现代电子产品焊接质量的检测技术

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1、第30卷第6期2004年6月电子工程师ELECTRONICENGINEERVol.30No.6Jun.2004现代电子产品焊接质量的检测技术赵洪涛,阴家龙(淮安信息职业技术学院,江苏省淮安市223001)【摘要】介绍了现代电子产品焊接质量的检测技术,以及用于检查焊点质量和组装板(SMA)功能的测试仪器的工作原理及测试能力。目前常见和广泛使用的焊接质量检测方法是人工目测检查,其主要问题是其主观性,只能用来检测电子元件的形状、尺寸、颜色、表面特征及焊点的外观质量;自动光学检测(AOI)可以在整个过程中发现和纠正缺陷,但只是外在的焊点缺陷;激光ƒ红外线组合式检测系统、X射线检测系统可

2、以分析焊点微米级水平的缺陷,能找出其他检测所不能可靠地发现的缺陷,包括空洞、焊点形状差和冷焊锡点等;另外,X射线检测系统能一次测试单面或双面电路,准确地定位缺陷,获取工艺参数,例如锡膏厚度等。关键词:焊接质量,检测技术,组装板检测,自动光学检测中图分类号:TN957.520引言随着电子技术的迅速发展,电子产品日趋复杂,贴片元器件(无引线或引线很短的元器件)向精细化发展,表面安装器件本身的体积也越来越小,引脚和走线越来越密,使组件板尺寸越来越小,同时,产品的焊接技术已发生了新的变化。因此,焊接质量已成为影响产品质量的关键因素,焊接质量的检测越来越重要,也越来越复杂。计算机、光学、图像

3、处理技术的飞跃发展为开发和适应组装板(SMA)检测的需要提供了技术基础。在SMA生产中越来越多地引入各种自动测试方法。SMA检测次序通常是:连接性测试—在线测试—功能测试。本文主要针对连接性测试介绍有关焊接质量的检测技术,并对相关测试仪器的工作原理、测试能力进行分析讨论。1人工目测(加辅助放大镜)在电路中,被焊接产品能正常工作的基本要求是:互连图形完整无缺;元件不错焊、不漏焊;焊接点无虚焊、无桥连。在SMA大批量生产中,人们惯用肉眼或者辅助放大镜、显微镜检测,基本上能满足对除了球阵列封装(BGA)和芯片规模组件(CSP)等以外元件焊点的观察。较为理想的是无阴影放大镜与大中心距显微镜

4、。普遍和广泛使用的人工目测检验方法是使用2倍～10倍的放大镜或显微镜。J2STD2001要求对于引脚收稿日期:2004204208;修回日期:2004205221间距大于0.020″的所有元件使用2倍～4倍放大的检查。对于引脚间距0.020″或以下的密间距元件要求10倍放大系数,更高的放大系数应该只用做参考。检查中,还可以借助金属针或竹制牙签,以适合的力量和速度划过方形扁平封装(QFP)器件的引脚,依靠手感及目测来综合判断,特别是对IC引脚是否有虚焊或桥连的检查有着良好的效果。人工目测检验方法具有灵活性,是最基本的检测手段。人工目测检验可以观测的焊点缺陷情况包括:桥连和桥接、立碑

5、、错位、焊膏未熔化等。2自动光学检测随着器件封装尺寸的减小和印制电路板(PCB)贴片密度的增加,SMA检查难度越来越高,人工目测的稳定性和可靠性都难以满足生产和质量控制的需要,越来越小的PCB特性使手工检查不可靠,人力检查的可重复性水平低,视觉疲劳不可避免地导致疏忽缺陷。因此,采用专用检查仪器实现自动检测就越来越重要。首先用于生产实际的检测仪器是光学仪器,这类仪器的一个共同特点是,通过光源对SMA进行照射,用光学镜头将SMA反射光进行采集和运算,经计算机图像处理系统处理,从而判断SMA上的元件位置及焊接情况。这类设备称为自动光学检测(AOI——automatedopticalins

6、pection)设备。AOI设备根据在流水线上的位置通常分为以下3种:a)用于在丝网印刷后检测焊膏故障的AOI设备,称为丝网印刷后AOI设备;·测控技术·电子工程师2004年6月b)用于贴片后检测器件贴装故障的AOI设备,称为器件贴装后AOI设备;c)用于回流焊后同时检测器件贴装和焊接故障的AOI设备,称为回流焊后AOI设备。2.1丝网印刷后AOI在生产中,焊膏印刷质量将直接影响元器件的焊接质量。例如,焊膏缺失将导致元器件开焊,焊膏桥接将导致焊接短路,焊膏坍塌将导致元器件虚焊等故障。因此,在丝网印刷后进行AOI,可以及时发现故障,提高产品质量,减少返工及维修成本。2.2器件贴装后A

7、OI器件贴装后AOI能及时检出漏贴、贴错、偏移歪斜等贴片缺陷。在该工位后进行AOI是为了能实现快速检测上述贴片缺陷,通常采用高分辨率彩色电荷耦合器件(CCD),对被测贴片的基板进行整体扫描;捕获被测元器件图像信息,并通过元器件图像的外观匹配、结构和几何尺寸的分析,快速检测出有缺陷的元件以及对贴片工序能力进行实时统计分析。2.3回流焊后AOI在回流焊后进行AOI可检测元器件焊接后的各种焊接缺陷(进行包括贴片缺陷)。其测试原理是基于焊接强度AW与焊锡元器件引脚之间的润湿角