電子産品檢測(cè)技術(shù)之進(jìn)料檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)
- 2024-11-25 09:16:00
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作者:薛廣輝
電子産品産業(yè)涉及元器件設(shè)計(jì)、元器件製造、PCBA、裝配測(cè)試、失效分析、材料分析等環(huán)節(jié),涉及聲光熱電磁、金屬材料、非金屬材料、複閤材料等領(lǐng)域,不可謂不複雜矣。筆者單就電子産品製造領(lǐng)域涉及的檢測(cè)技術(shù)做簡(jiǎn)單歸納説明,以供業(yè)界衕仁蔘考。
電子産品製造領(lǐng)域涉及的檢測(cè)技術(shù)包含但不限於以下項(xiàng)目:片式元件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、進(jìn)料檢驗(yàn)尺寸測(cè)量技術(shù)、進(jìn)料檢驗(yàn)可焊接性檢測(cè)技術(shù)、金屬件和非金屬件鍍層測(cè)量技術(shù)、成份檢測(cè)技術(shù)、耐溫檢測(cè)技術(shù)、材料膨脹繫數(shù)檢測(cè)技術(shù)、高分子材料Tg點(diǎn)測(cè)量技術(shù)、硬度測(cè)量技術(shù)、耐腐蝕測(cè)量技術(shù)、化學(xué)腐蝕測(cè)量技術(shù)、粘度測(cè)量技術(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)量技術(shù)、焊點(diǎn)強(qiáng)度測(cè)量技術(shù)、電磁屏蔽技術(shù)、熱傳導(dǎo)能力測(cè)量技術(shù)、光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、電流電壓測(cè)量技術(shù)、鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)製程、錫膏進(jìn)料檢驗(yàn)製程、PCB進(jìn)料檢驗(yàn)製程、標(biāo)籤品質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)、設(shè)備運(yùn)動(dòng)精度檢測(cè)技術(shù)、二次元和三次元檢測(cè)技術(shù)、SPI製程技術(shù)、AOI製程、Reflow溫度測(cè)量技術(shù)、Reflow溫度監(jiān)控繫統(tǒng)、Reflow風(fēng)速測(cè)量技術(shù)、Reflow氧濃度測(cè)量技術(shù)、軌道變形測(cè)量技術(shù)、波峰焊測(cè)溫技術(shù)、波峰焊助焊劑噴塗均勻性測(cè)量技術(shù)、錫波高度測(cè)量技術(shù)、錫槽成分測(cè)量技術(shù)、錫膏、錫絲、助焊劑腐蝕性檢測(cè)技術(shù)、ICT製程、FCT製程、高溫高濕試驗(yàn)、高溫存貯試驗(yàn)、錶麵絶緣阻抗測(cè)試、電化學(xué)遷移試驗(yàn)、錫鬚試驗(yàn)、溫度衝擊試驗(yàn)、溫度循環(huán)試驗(yàn)、高溫老化測(cè)試、滾筒試驗(yàn)、跌落試驗(yàn)、機(jī)械衝擊試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、切片分析、紅墨水試驗(yàn)、離子殘留濃度測(cè)試、金屬金相檢測(cè)、非金屬材料成份測(cè)試&結(jié)晶測(cè)試、膠粘劑固化率測(cè)試、硬度測(cè)試、透光率測(cè)試、摺光率測(cè)試、金相顯微鏡應(yīng)用技術(shù)、電子掃描顯微鏡應(yīng)用技術(shù)、聚焦離子束(FIB)測(cè)試技術(shù)、俄歇顯微鏡技術(shù)(AES)、透射電鏡技術(shù)、紅外光譜分析技術(shù)、原子探針技術(shù)、熱仿真技術(shù)、結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)、集成電路特性測(cè)量技術(shù)等。筆者於此僅對(duì)PCBA常用的檢測(cè)技術(shù)做基本闡述,主要關(guān)註於技術(shù)的應(yīng)用時(shí)機(jī)、應(yīng)用領(lǐng)域及對(duì)日常生産的助益、檢測(cè)管理盲區(qū)等。爲(wèi)方便衕仁應(yīng)用及管理職責(zé)劃分蔘考,暫且將檢測(cè)分爲(wèi)四大部分:?進(jìn)料檢驗(yàn)檢測(cè)、?PCBA生産管理檢測(cè)、?裝配測(cè)試、?試驗(yàn)室檢測(cè)。
1進(jìn)料檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)
進(jìn)料檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)衆(zhòng)多,日常使用普及率高的有以下種類(lèi):錫膏進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、PCB進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、Chip件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、IC元件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、元件可焊性檢驗(yàn)技術(shù)、連接器耐溫檢驗(yàn)技術(shù)、結(jié)構(gòu)件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、線束進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、包裝材料進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、化學(xué)品進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)、錫條和錫絲進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)等。
1.1錫膏進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
錫膏進(jìn)料檢驗(yàn)常用的項(xiàng)目包含粘度測(cè)試、助焊劑含量測(cè)試、銅鏡試驗(yàn)、擴(kuò)散性測(cè)試、坍塌試驗(yàn)、錫珠測(cè)試、錫粉粒徑及形狀測(cè)試、錫粉含氧量測(cè)試、錫粉閤金成份測(cè)試等。
-錫膏粘度測(cè)試是使用最廣泛的進(jìn)料檢驗(yàn)項(xiàng)目,用來(lái)衡量錫膏物理特性之動(dòng)態(tài)粘度,常用粘度測(cè)試儀完成檢測(cè)。錫膏粘度測(cè)試常見(jiàn)的問(wèn)題是測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定,譬如衕一批錫膏經(jīng)迴溫、攪拌處理後,兩瓶錫膏測(cè)得的粘度值相差較大,如一瓶粘度值240Pa.s,另一瓶測(cè)得的粘度值是170Pa.s;衕一瓶錫膏兩次測(cè)試得到的結(jié)果也很難相衕,這種測(cè)試值不穩(wěn)定的現(xiàn)象給衕仁日常進(jìn)料檢驗(yàn)帶來(lái)瞭睏擾。當(dāng)測(cè)試所得的粘度值超齣規(guī)格範(fàn)圍時(shí),測(cè)試者及供應(yīng)商均會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果持懷疑態(tài)度。需要説明的是,錫膏粘度是動(dòng)態(tài)值,粘度值易受外界因素影響,如人工攪拌次數(shù)、攪拌速度、攪拌後多久測(cè)量等。原則上,按照IPC-TM-650 2.4.44測(cè)試錫膏粘度或JIS Z 3284固定轉(zhuǎn)速、固定測(cè)試時(shí)間、固定測(cè)試環(huán)境溫度、固定測(cè)試前處理測(cè)得的粘度值在一定範(fàn)圍內(nèi),偏差併不會(huì)太大。之所以測(cè)試值齣現(xiàn)較大偏差是因爲(wèi)某些因素齣現(xiàn)瞭變化。需要説明的是,檢測(cè)人員按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作,在確認(rèn)沒(méi)有超齣執(zhí)行要求的前提下測(cè)得的錫膏粘度超標(biāo)卽可判定錫膏粘度不閤格,如錫膏粘度規(guī)格爲(wèi)150pa.s~250Pa.s,讀取3分鐘、5分鐘時(shí)的粘度值,超齣規(guī)格卽判定其不閤格。爲(wèi)避免檢測(cè)結(jié)果産生異議,錫膏規(guī)格書(shū)需明定測(cè)試方案及測(cè)試值讀取條件。
-助焊劑含量測(cè)試 錫膏中助焊劑含量的變化直接影響錫膏的有效成份(錫粉),對(duì)焊點(diǎn)錫量有直接體現(xiàn)。錫膏助焊劑比重較輕,助焊劑含量變化0.5%,在體積上就是助焊劑大量的增減。例:某錫膏助焊劑含量10%,助焊劑佔(zhàn)錫膏體積50%,也就是1%的助焊劑佔(zhàn)錫膏總體體積的5%,0.5%的助焊劑質(zhì)量差異,會(huì)導(dǎo)緻約2.5%的錫膏體積變化。錫膏助焊劑含量測(cè)試可蔘考JIS Z 3197及J-STD-005A或 IPC-TM-650 2.2.20章節(jié)。簡(jiǎn)單的説就是將一定量的錫膏熔化後使用溶劑清洗掉助焊劑殘留物,稱取所得的金屬質(zhì)量,與原始的錫膏質(zhì)量對(duì)比,卽可得齣錫膏助焊劑含量及錫膏金屬含量。也可以稱取一定量的錫膏,直接用溶劑清洗後取得錫粉顆粒,烘榦後卽可得齣錫膏金屬含量與助焊劑含量。錫膏助焊劑含量測(cè)試一般不作爲(wèi)進(jìn)料檢驗(yàn)的必鬚項(xiàng)管理,常見(jiàn)於焊點(diǎn)普遍少錫、助焊劑殘留嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)確認(rèn)分析過(guò)程。
-銅鏡試驗(yàn) 該檢驗(yàn)常用於錫膏評(píng)估、鑒定時(shí)衡量錫膏助焊劑腐蝕性,不作爲(wèi)錫膏進(jìn)料檢驗(yàn)必鬚項(xiàng)管理。部分企業(yè)在齣現(xiàn)焊點(diǎn)腐蝕、電化學(xué)遷移時(shí)測(cè)定錫膏銅鏡試驗(yàn),以此判定是否錫膏助焊劑腐蝕性超標(biāo)。具體操作步驟及判定標(biāo)準(zhǔn)蔘考JIS Z 3197或J-STD-004。
-擴(kuò)散性測(cè)試 錫膏擴(kuò)散性測(cè)試是錫膏焊接動(dòng)特性的關(guān)鍵指標(biāo)之一,是錫膏錫粉成份、錫膏含氧量、助焊劑活性等因素的綜閤體現(xiàn)。對(duì)實(shí)際焊接過(guò)程中爬錫高度、焊點(diǎn)潤(rùn)濕角、焊錫鋪展率有直接影響。焊錫擴(kuò)散性試驗(yàn)不作爲(wèi)日常進(jìn)料檢驗(yàn)的必鬚管製項(xiàng)管理,具體操作方法及判讀標(biāo)準(zhǔn)蔘考JIS Z 3197。 業(yè)界使用焊錫擴(kuò)散率試驗(yàn)常見(jiàn)於産品焊點(diǎn)退潤(rùn)濕、爬錫不良等異常時(shí),以此判定産品焊點(diǎn)異常是PCB可焊性異常、元件可焊性不良或焊錫膏特性異常。
-坍塌試驗(yàn) 錫膏的坍塌試驗(yàn)分爲(wèi)冷坍塌與熱坍塌兩種,冷坍塌是評(píng)估錫膏印刷後在室溫條件下保持形狀的能力;熱坍塌是錫膏印刷後進(jìn)入迴流爐受熱後變形的特性。冷坍塌與熱坍塌試驗(yàn)是用來(lái)評(píng)估錫膏是否適閤密間距元件焊接使用的有效檢驗(yàn)項(xiàng)目,也就是防止密間距元件齣現(xiàn)焊點(diǎn)短路的能力,是錫膏評(píng)估鑒定的必測(cè)項(xiàng)目。雖然不要求納入日常進(jìn)料檢驗(yàn)必鬚管製內(nèi)容,但仍是錫膏特徵的主要管製內(nèi)容。一般企業(yè)在生産過(guò)程中遇到密間距器件嚴(yán)重短路時(shí),會(huì)執(zhí)行坍塌試驗(yàn)以判定錫膏是否特性髮生瞭偏移導(dǎo)緻短路的齣現(xiàn)。坍塌試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及操作請(qǐng)蔘考JIS Z 3284、J-STD-005A。
-錫珠測(cè)試 錫珠試驗(yàn)是除瞭粘度試驗(yàn)外執(zhí)行最廣泛、最有效的常用檢驗(yàn)項(xiàng)目。錫珠試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)及操作可以蔘考JIS Z 3284附件11章節(jié)。錫珠試驗(yàn)是錫粉含氧量、錫粉形狀、錫膏攪拌製程品控、錫膏助焊劑特性、錫膏存儲(chǔ)運(yùn)輸條件等的綜閤體現(xiàn),因其操作簡(jiǎn)單,不需要配置專用設(shè)備且易實(shí)現(xiàn),所以成爲(wèi)業(yè)界廣泛、有效的監(jiān)測(cè)和分析手段。錫膏粘度測(cè)試還需要配置專用粘度測(cè)試儀,錫珠試驗(yàn)則無(wú)需投資任何固定資産就可以執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)的錫珠試驗(yàn)是在潔淨(jìng)的陶瓷片上印刷6.5mm直徑的圓形錫膏,使用恆溫錫槽加熱陶瓷片將錫膏熔化形成一箇大尺寸錫球,觀察大尺寸錫球四週小錫珠的殘留尺寸及數(shù)量以此判定錫膏品質(zhì)是否閤格。簡(jiǎn)易的做法是在PCB大麵積阻焊區(qū)域印刷錫膏,過(guò)Reflow或使用加熱平颱(鐵闆燒)、小錫爐加熱PCB使得錫膏熔化呈球,觀察四週小錫珠的數(shù)量及尺寸以判定錫膏的品質(zhì)是否閤格。部分企業(yè)購(gòu)置陶瓷片、小尺寸玻纖闆以完成錫珠試驗(yàn)。錫珠試驗(yàn)因其操作簡(jiǎn)單、不需要固定資産、檢驗(yàn)結(jié)果綜閤性高等因素被企業(yè)納入日常進(jìn)料檢驗(yàn)項(xiàng)目,是業(yè)界行之有效的低成本、高價(jià)值檢測(cè)項(xiàng)目。
-錫粉粒徑及形狀測(cè)試
錫膏錫粉粒徑及形狀是評(píng)估錫膏品質(zhì)的常用檢驗(yàn)項(xiàng)目,操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀有效。錫粉粒徑?jīng)Q定瞭鋼闆開(kāi)孔的最小尺寸及鋼闆厚度,錫粉形狀影響錫膏粘度及錫膏印刷品質(zhì)。錫膏製造商使用影像投射儀自動(dòng)測(cè)量錫粉尺寸及形狀,PCBA工廠可以使用金相顯微鏡或大倍率3D顯微鏡直接測(cè)量。業(yè)界雖然未將錫膏錫粉粒徑納入進(jìn)料檢驗(yàn)日常管理項(xiàng)目,許多工廠仍會(huì)偶爾測(cè)定其使用錫膏錫粉粒徑及形狀,以此監(jiān)控錫膏的品質(zhì)是否齣現(xiàn)變化。錫粉粒徑及形狀測(cè)試常見(jiàn)於産線錫膏印刷少錫異常分析時(shí)使用,一般是直接將鋼闆上塞孔的錫膏收集於鋼闆擦拭紙或?qū)CB印刷少錫的焊盤(pán)上錫膏收集起來(lái)、或直接從鋼闆上隨機(jī)收取部分錫膏、也可以從用過(guò)的錫膏瓶?jī)?nèi)使用IPA溶劑收集錫粉顆粒,用酒精或IPA將收集的錫膏清洗榦淨(jìng),去除助焊劑,使用金相顯微鏡、3D顯微鏡測(cè)量錫粉顆粒尺寸、形狀。錫粉顆粒形狀及粒徑分佈標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)蔘考J-STD-005 章節(jié)3.3,標(biāo)準(zhǔn)操作可蔘考IPC-TM-650章節(jié)2.2.14。
-錫粉含氧量測(cè)試 錫粉含氧量是錫粉品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一,特彆是Type5以上錫粉,如Type6 、Type7甚者8號(hào)粉、 9號(hào)粉等。錫粉含氧量直接影響焊接時(shí)錫珠殘留、焊點(diǎn)亮度、焊錫潤(rùn)濕效果等主要指標(biāo)。錫粉含氧量測(cè)試需要專業(yè)的設(shè)備及人員,一般不要求進(jìn)料檢驗(yàn)執(zhí)行,業(yè)界替代簡(jiǎn)易測(cè)試方案是錫珠試驗(yàn)。
-錫粉閤金成份測(cè)試 錫粉閤金成份測(cè)試一般不做作爲(wèi)日常進(jìn)料檢驗(yàn)管製項(xiàng)目,多用於錫膏評(píng)估鑒定時(shí)使用,焊接異常時(shí)也被用於排查焊錫熔點(diǎn)是否漂移。
1.2鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)內(nèi)容包含開(kāi)孔數(shù)量(少開(kāi)、多開(kāi))、開(kāi)孔位置精度、開(kāi)孔尺寸精度、孔壁粗糙度、鋼闆張力、鋼闆厚度等。業(yè)界常用的方案有兩箇:鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)平颱、鋼闆檢查機(jī)。鋼闆檢查機(jī)整閤瞭張力測(cè)試、開(kāi)孔尺寸測(cè)試、鋼闆厚度測(cè)試、位置精度測(cè)試等項(xiàng)目。鋼闆檢查機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)文件是鋼闆開(kāi)孔文件,如果開(kāi)孔文件存在少開(kāi)孔現(xiàn)象,鋼闆檢查機(jī)無(wú)法提前髮現(xiàn)多開(kāi)孔、少開(kāi)孔現(xiàn)象。鋼闆檢查機(jī)需具備PCB Gerber file識(shí)彆能力,將PCB原始設(shè)計(jì)文件與鋼闆製造商開(kāi)孔資料做比對(duì),纔能有效避免漏開(kāi)孔鋼闆上線生産的現(xiàn)象齣現(xiàn)。另一箇問(wèn)題是鋼闆開(kāi)孔位置精度的檢測(cè)能力取決於鋼闆檢查機(jī)運(yùn)動(dòng)繫統(tǒng)精度,如果鋼闆檢查機(jī)運(yùn)動(dòng)繫統(tǒng)精度不足,則無(wú)法通過(guò)鋼闆檢查機(jī)預(yù)防鋼闆開(kāi)孔位置偏差的齣現(xiàn)。第三箇問(wèn)題是鋼闆檢查機(jī)難以檢測(cè)鋼闆孔壁的粗糙度,這取決於兩箇因素:鋼闆檢查機(jī)相機(jī)的分辨率與放大倍率。相機(jī)放大倍率不足無(wú)法檢測(cè)鋼闆孔壁殘留的毛刺及異物;另一因素是相機(jī)的分辨率,一側(cè)光線穿過(guò)開(kāi)孔被相機(jī)接收,分辨率不足的鋼闆檢查機(jī)無(wú)法將毛刺有效抓齣。
鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)平颱通過(guò)簡(jiǎn)易的龍門(mén)架將顯微鏡鏡頭固定併可以X-Y方曏移動(dòng),在底部燈光的協(xié)助下,觀察鋼闆開(kāi)孔品質(zhì),測(cè)量開(kāi)孔尺寸及孔壁粗糙度。孔壁粗糙度的測(cè)量能力取決於顯微鏡鏡頭的配置,鏡頭配置從光學(xué)放大倍率50X~500X不等,常見(jiàn)的最大倍率100倍3D顯微鏡已經(jīng)可以將大部分的開(kāi)孔缺陷清晰展示,有效的協(xié)助業(yè)界衕仁預(yù)防開(kāi)孔不良的鋼闆上線使用。圖1.2.1-鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)髮現(xiàn)的不良。
鋼闆厚度測(cè)量無(wú)法通過(guò)鋼闆進(jìn)料檢驗(yàn)平颱處理,特彆是階梯鋼闆的厚度問(wèn)題已經(jīng)成爲(wèi)當(dāng)下行業(yè)的一箇痛點(diǎn)。以智能手機(jī)行業(yè)爲(wèi)例,常用的80μm厚鋼闆局部加厚到100μm以增加局部錫膏厚度,實(shí)際上鋼闆製造商交付的網(wǎng)闆厚度嚴(yán)重偏離需求厚度。筆者曾協(xié)助企業(yè)處理一産品焊點(diǎn)少錫問(wèn)題,原來(lái)80μm的網(wǎng)闆焊錫量偏少,優(yōu)化一版局部加厚鋼網(wǎng),使用結(jié)果沒(méi)有明顯改善。筆者對(duì)此網(wǎng)闆做切片試驗(yàn),實(shí)測(cè)網(wǎng)闆厚度根本不達(dá)標(biāo),圖1.2.2-階梯網(wǎng)闆厚度測(cè)量。如此的網(wǎng)闆厚度值偏差抵消瞭工藝人員改善對(duì)策,讓工藝人員的對(duì)策變得無(wú)效甚者失去瞭判定方曏。業(yè)界衕仁遇到類(lèi)似問(wèn)題時(shí),建議直接切片確認(rèn),避免測(cè)量不準(zhǔn)確導(dǎo)緻的睏擾持續(xù)。
1.3 PCB進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
PCB進(jìn)料檢驗(yàn)包含尺寸測(cè)量、可焊性測(cè)量、耐熱特性測(cè)量、電器特性測(cè)量四大類(lèi)。每一類(lèi)檢測(cè)技術(shù)都有所不衕,使用的設(shè)備也存在差異。
1.3.1 PCB尺寸測(cè)量
PCB尺寸測(cè)量包含焊盤(pán)尺寸、通孔尺寸、外形尺寸、位置尺寸、厚度尺寸等。其中焊盤(pán)尺寸、通孔尺寸、外形尺寸、位置尺寸使用二次元測(cè)量設(shè)備;PCB彎麴、扭麴尺寸使用三次元測(cè)量設(shè)備或韆分錶、塞規(guī)等;PCB阻焊厚度、鍍層厚度、孔銅銅厚、線路寬度及厚度等使用膜厚測(cè)試儀或製作切片測(cè)量。例,某産品錫膏印刷過(guò)程中齣現(xiàn)左邊曏左偏、右邊曏右偏現(xiàn)象,爲(wèi)層彆異常真因,需使用二次元對(duì)PCB左右兩邊焊盤(pán)距離做測(cè)量,或者測(cè)量左右兩邊Fiducial mark距離,實(shí)測(cè)值與PCB設(shè)計(jì)值做比對(duì),以判定是否爲(wèi)PCB漲縮導(dǎo)緻印刷偏移。
1.3.2 PCB可焊性測(cè)量
印刷線路闆可焊性測(cè)試有幾種測(cè)試方案:焊錫天平實(shí)驗(yàn)、小錫爐漂錫實(shí)驗(yàn)、波峰焊漂錫試驗(yàn)、錫膏印刷試驗(yàn)。
-焊錫天平試驗(yàn) 焊錫天平試驗(yàn)英文寫(xiě)作wetting balance,是所有可焊性試驗(yàn)中唯一能量化的試驗(yàn)方法,也是最精準(zhǔn)的可焊性試驗(yàn)。焊錫天平試驗(yàn)使用超精密焊錫天平,將待測(cè)試樣品使用治具夾持併懸掛於精密天平上,測(cè)試樣品接觸到熔融焊錫時(shí)會(huì)産生浮力與潤(rùn)濕力(焊錫爬陞力),通過(guò)計(jì)祘浮力、潤(rùn)濕力的大小及髮生時(shí)間,來(lái)判定待測(cè)樣品的可焊性。圖1.3.2-1焊錫平衡試驗(yàn)使用的焊錫平衡實(shí)驗(yàn)儀及測(cè)得的潤(rùn)濕力麴線。潤(rùn)濕天平法可以精確測(cè)定PCB的可焊性,但受限於其測(cè)試平颱尺寸,無(wú)法做整闆測(cè)試,一般製作測(cè)試條或?qū)⒋郎y(cè)試PCB分切後再進(jìn)行可焊性測(cè)定。
-小錫爐漂錫實(shí)驗(yàn) 小錫爐漂錫試驗(yàn)是PCB闆廠常用的可焊性測(cè)試方法,其基本標(biāo)準(zhǔn)及操作蔘考J-STD-003及IPC-TM-650 2.1.1章節(jié)。需要説明的是,PCB可焊性測(cè)試前處理對(duì)測(cè)試結(jié)果有直接邏輯關(guān)繫:當(dāng)下業(yè)界普遍使用雙麵焊接製程,所以PCB漂錫試驗(yàn)前需經(jīng)過(guò)兩次Reflow製程老化後在室溫條件下駐留24小時(shí),再做漂錫試驗(yàn),以模擬實(shí)際生産狀況對(duì)PCB可焊性的需求。雙麵闆SMT生産完成後隔一天到波峰焊焊接卽是此種狀況。小錫爐漂錫試驗(yàn)是在PCB經(jīng)過(guò)前處理後,沾取標(biāo)準(zhǔn)助焊劑,浸入熔融的小錫爐內(nèi)3秒鐘,垂直取齣,觀察PCB焊盤(pán)及通孔焊錫潤(rùn)濕狀況。此試驗(yàn)無(wú)需專業(yè)設(shè)備,僅需一颱小錫爐卽可完成。是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的檢測(cè)方案。操作簡(jiǎn)單、測(cè)試效率高,重點(diǎn)是成本低。圖1.3.2-2小錫爐漂錫試驗(yàn)。
-波峰焊漂錫試驗(yàn) 波峰焊漂錫實(shí)驗(yàn)是PCBA工廠常用的測(cè)試方案,最貼近實(shí)際生産狀況。其對(duì)PCB的前處理與小錫爐漂錫實(shí)驗(yàn)相衕,區(qū)彆在於波峰焊漂錫實(shí)驗(yàn)是將前處理完成的闆子送往波峰焊産線,使用載具將PCB扣緊,不插元件直接送入波峰焊噴塗助焊劑、預(yù)熱、過(guò)錫波,爐後觀察PCB焊盤(pán)焊錫潤(rùn)濕結(jié)果以判定其可焊性。此試驗(yàn)無(wú)需任何專用設(shè)備,也不需要任何專業(yè)人員協(xié)助,隻需隨著生産正常作業(yè)卽可完成,是PCBA工廠常用的檢測(cè)方案。
-錫膏印刷試驗(yàn) 錫膏印刷方案測(cè)定PCB可焊性是將PCB依照實(shí)際生産需求,裸闆過(guò)一遍Reflow後室溫環(huán)境下駐留24小時(shí),再使用對(duì)應(yīng)的鋼闆印刷錫膏,不貼裝元件直接過(guò)Reflow,爐後觀察焊盤(pán)上焊錫潤(rùn)濕狀況,也就是錫膏闆不貼裝元件直接過(guò)迴流爐觀察焊盤(pán)上錫品質(zhì),是大批量生産模式企業(yè)連續(xù)性生産時(shí)持續(xù)監(jiān)控PCB可焊性的有效方案。
1.3.3 PCB
耐熱特性測(cè)量 PCB耐熱特性檢測(cè)又稱耐熱溶蝕試驗(yàn)、漂錫試驗(yàn),不衕的是此試驗(yàn)使用的錫槽溫度爲(wèi)288oC,將PCB浸入焊錫槽內(nèi)10秒鐘再取齣,觀察PCB是否有阻焊變色、分層、鼓包、絲印脫落等現(xiàn)象。此實(shí)驗(yàn)的目的是鑒定PCB耐高溫特性是否滿足生産需求,避免實(shí)際生産過(guò)程中因PCB受熱導(dǎo)緻産品報(bào)廢現(xiàn)象的齣現(xiàn)。
1.3.4 PCB
電器特性測(cè)量 PCB電器特性檢測(cè)包含線路阻抗測(cè)試(線路阻抗測(cè)試儀)、線路絶緣阻抗測(cè)試、信號(hào)衰減、信號(hào)延時(shí)測(cè)試、線路耐壓耐流測(cè)試等,需要使用示波器、電源模擬器等設(shè)備。PCB闆材Tg點(diǎn)測(cè)試、Td點(diǎn)測(cè)試、硬度測(cè)試、CTE測(cè)試等屬於失效分析或新産品選材鑒定測(cè)試,不在進(jìn)料檢驗(yàn)之列。
1.4 Chip件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
片式元件進(jìn)料檢驗(yàn)常用的項(xiàng)目包含但不限於以下內(nèi)容:外觀尺寸測(cè)量(二次元測(cè)量設(shè)備、韆分尺)、端電極尺寸測(cè)量(二次元測(cè)量設(shè)備)、阻值測(cè)量(LCR Meter)、容值測(cè)量(LCR Meter)、感值測(cè)量(高頻LCR Meter)、端電極可焊性測(cè)試(小錫爐、焊錫天平)、元件本體破損試驗(yàn)(精密壓力計(jì))、元件端電極彎麴試驗(yàn)(精密壓力計(jì))、端電極剝離強(qiáng)度試驗(yàn)(推拉力計(jì))、元件耐壓測(cè)試(電源模擬器)、鹽霧試驗(yàn)、綜閤性氣體測(cè)試等。
外觀尺寸測(cè)量及可焊性測(cè)量常用於元件貼裝焊接異常時(shí),層彆是否屬於來(lái)料異常導(dǎo)緻其外觀不良。電容容值異常或擊穿,常檢測(cè)的項(xiàng)目爲(wèi)浪湧測(cè)試:給電容施加一瞬間電壓或電流,評(píng)估其抗燒損、擊穿能力。電阻進(jìn)料檢驗(yàn)常用於硫化失效時(shí)或阻值偏離時(shí),用於鑒定電阻電氣特性的變化。
1.5 IC元件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
IC元件進(jìn)料常見(jiàn)的檢驗(yàn)內(nèi)容包含:外觀檢驗(yàn)(立體顯微鏡)、可焊性測(cè)試(小錫爐、焊錫天平)、引腳共麵性測(cè)試(共平麵測(cè)試儀、三次元)、鍍層厚度測(cè)試(切片試驗(yàn))、電器特性測(cè)試(示波器、電源模擬器)、尺寸測(cè)試(韆分尺、二次元)等。IC類(lèi)元件多數(shù)爲(wèi)MSD管製類(lèi)器件,進(jìn)料檢驗(yàn)還需檢查包裝是否破損、潮敏卡是否變色等現(xiàn)象。需要提齣的是,市場(chǎng)上存在一種不閤格的潮敏卡,長(zhǎng)期存放在室溫條件下而不變色,使用此種潮敏卡會(huì)誤導(dǎo)業(yè)界衕仁,將已經(jīng)受潮的IC直接使用焊接,高溫分層失效的機(jī)率大幅度增加,業(yè)者不可不知也!圖1.5-永不變色的潮敏卡。
1.6元件可焊性檢驗(yàn)技術(shù)
元件可焊性測(cè)試是每種需要焊接器件的共性品質(zhì)規(guī)範(fàn),無(wú)論是錶貼焊接元件、通孔插裝焊接器件、裝配測(cè)試結(jié)構(gòu)件、線束等,均需要保持一定的可焊接特性。元件可焊接端子常用材料爲(wèi)紫銅、洋白銅、磷青銅、#42、柯伐閤金、不鏽鋼、鋁鎂閤金、馬口鐵等,大部分金屬長(zhǎng)期存放於空氣中均會(huì)髮生氧化反應(yīng),影響可焊接性。業(yè)界常用的防護(hù)層材料有金、銀、鎳、錫、鋅等,因金、銀、錫等材料與銅基材會(huì)髮生擴(kuò)散反應(yīng),一般會(huì)使用鎳作爲(wèi)阻擋層,但鎳本身也容易髮生氧化反應(yīng),故爾常在基材上鍍鎳,再鍍錫、金、銀等作爲(wèi)錶層防護(hù)層。鋁、鋁鎂閤金、不鏽鋼、鐵等材質(zhì)無(wú)法與焊錫直接反應(yīng)焊接,常用的方案是不可焊底基材上鍍鎳,再給鎳層做頂層防護(hù)(金、銀、錫),以確保零部件的可焊接性。無(wú)論是電子元件、金屬件、非金屬件、線束、緊固件等,凡是需要焊接的,進(jìn)料檢驗(yàn)檢測(cè)其可焊接性都是必要管製項(xiàng)目。生産線常用烙鐵和錫絲加錫做初步的判斷以確定零部件的可焊接性;IQC進(jìn)料檢驗(yàn)常用小錫爐沾錫試驗(yàn)判定零部件的可焊接性;精確的判定零部件可焊接性,最常用的仍是焊錫天平法。焊性天平的工作機(jī)理及實(shí)際應(yīng)用解讀,在筆者《産品失效分析機(jī)理與預(yù)防對(duì)策》一書(shū)中有詳細(xì)闡述,感興趣的衕仁可以蔘閲。
1.7連接器耐溫檢驗(yàn)技術(shù)
接插件從焊接角度可以分爲(wèi)三類(lèi):?純錶貼焊接連接器、?錶貼+通孔迴流焊接連接器、?通孔插裝焊接連接器(波峰焊、選擇焊、手工焊、Mini焊),圖1.7-1連接器種類(lèi)區(qū)分。第一類(lèi)與第二類(lèi)連接器都需要過(guò)Reflow,其本體材質(zhì)必鬚滿足高溫焊接需求。一般要求有鉛製程連接器本體塑料材質(zhì)耐溫≥260oC, 無(wú)鉛製程連接器本體塑料材質(zhì)耐溫≥280oC。需要説明的是,此溫度爲(wèi)Reflow設(shè)定溫度,也就是熱風(fēng)溫度,不是焊點(diǎn)溫度。有的産品熱容量很大,迴流爐設(shè)定溫度與實(shí)測(cè)焊點(diǎn)溫度差異較大,業(yè)界常用拉高設(shè)定溫度以確保焊點(diǎn)熔錫正常,設(shè)定溫度高也就意味著Reflow吹進(jìn)爐膛內(nèi)的熱風(fēng)溫度高,如果連接器本體材質(zhì)耐溫能力不足,會(huì)齣現(xiàn)塑料本體熔化、變形、扭麴等異常。IQC進(jìn)料檢驗(yàn)可以使用鐵闆燒(加熱平颱)、小錫爐、Reflow、熱風(fēng)槍等方案鑒定此特性。SMT用連接器(?和?)較少齣現(xiàn)本體材質(zhì)不耐溫導(dǎo)緻異常的現(xiàn)象,常見(jiàn)的是本體變色如白色連接器過(guò)爐後髮黃、本體彎麴如錶貼連接器過(guò)爐後翹麴影虛焊等,進(jìn)料檢驗(yàn)時(shí)需納入耐溫檢測(cè)管製項(xiàng)目。業(yè)界常見(jiàn)的連接器本體耐溫不足導(dǎo)緻的異常是純粹的通孔插裝焊接器件在波峰焊、選擇焊、手工焊、Mini焊製程中本體塑料材質(zhì)熔化、變形、端子塌陷、扭麴導(dǎo)緻品質(zhì)異常的齣現(xiàn)。通孔插裝焊接器件本體耐溫知識(shí)能力評(píng)鑒是研髮CE的職責(zé),部分公司CE隻關(guān)註零部件電器功能,忽略瞭或不具備零部件耐溫評(píng)鑒知識(shí),選用器件在實(shí)際生産過(guò)程中齣現(xiàn)塑料本體熔化現(xiàn)象,影響正常生産品質(zhì)。波峰焊用連接器耐溫評(píng)鑒通常使用小錫爐完成,最常用的驗(yàn)證條件爲(wèi)280oC小錫爐溫度,連接器端子插入5秒鐘,端子插入深度2.5mm。圖1.7-2波峰焊連接器塑料本體熔膠。
1.8結(jié)構(gòu)件進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
結(jié)構(gòu)件進(jìn)料檢驗(yàn)常見(jiàn)的內(nèi)容有:尺寸測(cè)量、匹配性測(cè)量、硬度測(cè)量、韌性測(cè)量、可焊性測(cè)量、鍍層厚度測(cè)量、耐溫能力檢測(cè)、耐摩擦能力檢測(cè)等。結(jié)構(gòu)件尺寸測(cè)量使用二次元、遊標(biāo)卡尺、韆分尺、三次元等檢測(cè)設(shè)備、工具。匹配性測(cè)量常用實(shí)物匹配檢測(cè),也就是使用PCB或?qū)?yīng)的插頭、插座等實(shí)插匹配。耐摩擦測(cè)試一般採(cǎi)用實(shí)物插拔或模擬插拔測(cè)試接插件反覆接插的接觸可靠性,或者使用規(guī)定硬度的鉛筆削尖後戳紮試驗(yàn)。結(jié)構(gòu)件在焊接時(shí)受熱變形,會(huì)導(dǎo)緻尺寸變形或相對(duì)位置變化,也是業(yè)界重點(diǎn)關(guān)註項(xiàng)目,卽熱變形特性檢測(cè),業(yè)界常用的簡(jiǎn)易方案是烘烤或過(guò)爐,對(duì)比受熱前後尺寸數(shù)據(jù),以判定是否複閤要求。
1.9線束進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
線束進(jìn)料檢驗(yàn)內(nèi)容包含以下常見(jiàn)項(xiàng)目:線束尺寸、線芯截麵積、線芯損傷比率、剝線長(zhǎng)度、端子接裝品質(zhì)、線束沾錫品質(zhì)、端子鎖定結(jié)構(gòu)、線束絶緣膠皮耐溫特性、絶緣膠皮耐腐蝕特性、線束耐彎摺特性、線束可焊接性。例,某線束插裝焊接時(shí)總有線束不齣腳現(xiàn)象(又稱包焊),檢查線束髮現(xiàn),線束來(lái)料存在長(zhǎng)度不一緻狀況,圖1.9-1線束長(zhǎng)度不一緻,人工插裝後長(zhǎng)短不衕的線束産生曏上的拉力,將較短的線束拉齣PCB孔,齣現(xiàn)包焊現(xiàn)象。此類(lèi)不良,應(yīng)該在IQC進(jìn)料檢驗(yàn)有效攔截,避免産線異常齣現(xiàn)。圖1.9-2線束剝線損傷;圖1.9-3線束浸錫不閤格。
1.10 化學(xué)品進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
大部分企業(yè)對(duì)化學(xué)品進(jìn)料採(cǎi)用免檢處理,究其緣由是化學(xué)品進(jìn)料檢驗(yàn)操作相對(duì)複雜且需要儀器輔助及對(duì)應(yīng)的化學(xué)品。如痠鹼滴定試驗(yàn),需要滴定儀、標(biāo)準(zhǔn)滴定液等,還需要報(bào)備管製單位備案。一般工廠不設(shè)化學(xué)品進(jìn)料檢驗(yàn)項(xiàng)目,部分工廠測(cè)定化學(xué)品比重、PH值、鹵素含量、含水率等簡(jiǎn)單項(xiàng)目。業(yè)界不要求PCBA工廠對(duì)化學(xué)品做IQC進(jìn)料檢驗(yàn),但優(yōu)秀的工廠會(huì)建立試驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)室具備化學(xué)品檢測(cè)能力。
1.11 錫條&錫絲進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)等
錫條進(jìn)料檢驗(yàn)主要測(cè)試其成份,多數(shù)工廠使用火花放電測(cè)試儀檢驗(yàn)錫條成份,精密一些的測(cè)試方案爲(wèi)ICP化學(xué)測(cè)試法,檢測(cè)錫條閤金成份及雜質(zhì)含量。錫絲進(jìn)料檢驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容,除瞭閤金成份測(cè)試外,還需要測(cè)試其助焊劑含量、鹵素含量、炸錫特性測(cè)試、助焊劑腐蝕性測(cè)試、線徑測(cè)試等。助焊劑含量測(cè)試方案簡(jiǎn)單的説就是將一定量錫絲熔化成球,使用溶劑清洗掉助焊劑,烘榦後稱取穫得焊錫質(zhì)量,以此祘得助焊劑含量。助焊劑含量影響焊接品質(zhì)及焊錫絲使用效果,是錫絲評(píng)估不可或缺的內(nèi)容之一。錫絲鹵素含量測(cè)試分爲(wèi)兩種,定性測(cè)試與定量測(cè)試,定性測(cè)試用於區(qū)分錫絲含鹵素量是否超過(guò)1000ppm, 定量測(cè)試則需配閤滴定測(cè)試計(jì)祘準(zhǔn)確的鹵素含有量。定性測(cè)試常用的如鉻痠銀試紙對(duì)萃取液的測(cè)試可以簡(jiǎn)單快捷的測(cè)定是否含有鹵素。需要説明的是,業(yè)界無(wú)鹵的定義爲(wèi)鹵素含量<1000ppm, 完全不含鹵素是爲(wèi)零鹵。炸錫試驗(yàn)基本操作是將一定長(zhǎng)度的錫絲如2.5cm熔化於烙鐵頭,烙鐵頭溫度有鉛350oC、無(wú)鉛380 oC,烙鐵頭距離桌麵高度5cm。桌麵上鋪設(shè)榦淨(jìng)的白紙,觀察熔錫後白紙上錫珠數(shù)量、尺寸,以此評(píng)價(jià)錫絲焊接使用過(guò)程中形成錫珠的機(jī)率。焊錫絲線徑測(cè)試使用遊標(biāo)卡尺或二次元均可準(zhǔn)確測(cè)定。錫絲助焊劑腐蝕性測(cè)試需送實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行,常用的測(cè)試項(xiàng)目有銅鏡試驗(yàn)、銅片試驗(yàn)、SIR等。
1.12 包裝材料進(jìn)料檢驗(yàn)技術(shù)
包裝材料進(jìn)料檢驗(yàn)包含但不限於以下內(nèi)容:ESD特性測(cè)試(錶麵阻抗測(cè)試)、壓破測(cè)試、跌落測(cè)試、吸濕測(cè)試、厚度測(cè)試、尺寸測(cè)試、拉力測(cè)試、刺破測(cè)試等。如靜電袋進(jìn)料檢驗(yàn)需測(cè)定錶麵阻抗,靜電袋摺疊後錶麵阻抗。瓦楞紙壓破測(cè)試、吸濕後壓力測(cè)試等都是常用的檢測(cè)項(xiàng)目。
1.13 靜電服、靜電膠皮、靜電鞋、靜電手套、手指套、橡膠手套、無(wú)塵佈、無(wú)塵紙、無(wú)塵擦拭棒等進(jìn)料檢驗(yàn)
靜電服、靜電膠皮、靜電鞋、靜電手套、手指套、橡膠手套、無(wú)塵佈、無(wú)塵紙、無(wú)塵擦拭棒等進(jìn)料檢驗(yàn)主要檢測(cè)其抗靜電能力,一般測(cè)定錶麵阻抗及摩擦後靜電壓數(shù)值,以此管控其閤格程度。無(wú)塵紙、無(wú)塵佈、無(wú)塵擦拭棒等還需要管控其掉毛屑特性,這在進(jìn)料檢驗(yàn)或物料承認(rèn)過(guò)程中需明確其檢定標(biāo)準(zhǔn)。
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