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SMT组件的焊膏印刷指南(三)

4 印刷质量检验

对于模板印刷质量的检测目前采用的方法主要有目测（使用装有光源的显微镜）、二维检测、三维检测设备、X光检测设备及带有视觉系统的自动光学检测设备。在检测焊膏印刷质量时，可根据元件类型采用不同的检测工具和方法。

4.1 人工检验与自动化检验的比较

采用视觉检测的方法来检验印刷的元件合格与不合格，一般都是操作员使用环形照明器或显微镜对样品板进行检查（在某些情况下，检验整批板子），而且只在必要时，实施校正操作。这是监控工艺成本最低的一种方法，但是，反馈回来的结果是合格率很低。印刷后的视觉检测，通过在成本最合理的印刷工艺中应用校正操作，可以减少返修量。不过，视觉检验只是凭主观意识，对视觉检测的产品进行的测试表明，只有80%是可靠的。借助台式仪器的视觉检测，即；台式视觉检测仪。用这种仪器测量焊膏的高实验后柄套不得松脱度，计算焊膏的施用量，提高了可重复性，但是不能完全排除人为的非一致性。目前，仍有许多生产厂家采用目测的方法进行检测。

视觉检测、脱机检测和自动检验之间的主要差别在于在板子从印刷设备上卸载下来之前，自动检验设备查出的缺陷比前两种设备的多。自动检测设备可实施达100%的各种不同等级的检测。这种设备不仅能够监控工艺，还能够搜集工艺控制所需的真实数据。

自动3D焊膏检测设备提供了不同档次的速度、性能和价格，不过只能测量板子上的焊膏高度、焊膏量和面积。有几家模板印刷机制造车加工厂家推出了内置2D面积检测，还有一些制造厂家推出了现场检验设备，可检验焊料高度和焊料量。

4.2 3D检测

焊膏量是体现板子质量的最好的一个参数。竞争焦点也是在保持焊膏量炼胶机一致性上。（一家组装承包商报导当对印刷中的一批装有352引脚的BGA的2000块板子进行检验时，当对板子上的焊膏进行检验后，在最后一次测试中没有发现板子有缺陷，）在检验中可参照表６中提供的检验结果的详细资料。

表６

迹象

可能的原因及对策

体积大、高度高

1） 电路板上的杂质抬起了模板

a）清洗电路板表面

b）清洗模板的底部

2） 模板有压印

a）更换模板

b）用胶带粘附受损表面并用手工焊接受影响的区域

3） 实施HASL工艺时焊球留在印制板表面

4） 由于通孔堵塞抬起了模板使得环氧树脂过多

a）去除多余焊膏

b）将印制板退给供应商

体积小、高度正好

1） 刮板速度太快

2） 模板释放太快，造成局部焊膏截留在模板上

体积正好、高度高

1） 焊膏过度扩散

a）降低提起的速度

b）延迟落下速度

c）降低脱模速度

2） 开口毛刺太多

a）比较开口的圆形和方形端口，评估模板设计

面积小、高度正好

1） 开口末端出现局部焊膏坍塌

2） 模板上焊料球太小

面积小、高度低

1） 开口外墙涂料中的焊膏局部释放

2） 焊膏干涸

a）更换焊膏

b）空气太干，增加湿度

鉴于此

3） 过度坍塌

a）刮板速度过快

b）焊膏的温度太高

c）焊膏吸收的湿气太多

4） 模板中已没有焊膏

a）填加焊膏

面积大、高度正好

1） 模板底部变脏

a） 清洗模板

2） 开口一边焊料流淌

a） 刮板压力大，调整压力

3） 焊盘之间的模板开口间隔破裂

a）更换模板 妈妈服装工艺监控的目的是为了揭示在焊膏印刷不良导致桥接之前或直到在最后的检测中才确定焊料不充分的潜在的令人不满意的焊膏参数。发现缺陷越迟，返修的成本就越高。如果在再流之前找出缺陷，就不会给焊点可靠性带来不利后果。因此，脱机检查或自动监控避免了有问题的印刷板被返送回到生产线上，即节省了资金，又提高了可靠性。

正象一家合同制造厂家指出的那样，组装厂家期望增加利润，在电路测试（ICT）中查出的缺陷必须经由15个步骤，包括工作记录、返修和组装板反馈到生产线之前的重新测试。通常，对于印刷工艺中每一阶段产生的缺陷或废品的成本估算通常采用一种快速计算方程式：印刷缺陷，再流后$0．50；ICT$5.00及现场故障$350.00。在第一阶段查出缺陷，使得节约的资金自然增长，很清楚地说明工艺控制设备的成本。

4.3 X光检验

长期以来，X光一直被作为视觉检验的有效工具。这种工具可用于印刷工艺的启动、抽样和故障分析。在准备将X光机用于自动生产地面过程中作了大量的工作，但是，这种X光机存在的一些方可解决这类问题缺点，降低了其批量验收的速度。例如；3D系统可以检测出2D系统检测不到的缺陷，而更令人难以置信的是反之亦然。BGA底部的填料常常被周围的填料凸点或圆柱体（通常90%是引线）的阴影遮挡，给检验带来了很大的困难。QFP引线上的焊料桥接常常会脱离板子延伸到引线上，使3D检测仪器看不到它，造成漏检。对产生孔洞的看法是不一致的；有人说，从延展性来看需要孔洞，另还有一些人认为孔洞会降低焊点的性能。

X光除了具有三种成熟的生产线技术（电子技术、软件和伺服电机）以外，还应用了两种必要的附加技术——高压和离子辐射，开始用BGA组装，这是一种可靠的工艺条件，而后丝印刷焊膏。但是对于不是在最成熟的组装线上安装自动X光检测仪的条件很辨明是与非。对于这种技术的评估是普遍性高，但是，强度和简易性低。

结论：

模板设计中最重要的设计理念之一（开孔尺寸和模板厚度）是孔径/面积比。由于电子封装产品的尺寸越来越小，I/O 引线的中心到中心的间距也随之缩小。这样，就意味着I/O板焊盘开孔也就更小。由于模板开孔的小型化，孔径/面积比也随之缩小，为此，对模板的性能提出了更加苛刻的要求。在选择模板技术时，首先要考虑到孔径/面积比及将孔径/面积比分别保持在1.5和0.66以上是最基本的要求。

套印（当模板开孔大于板焊盘时）对于几种应用来说是非常有用的，包括侵入式再流，细间距BGA和陶瓷BGA。

作者：范耀南

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