SMT贴片加工厂物料检验浅谈

经过近20 多年的飞速发展,中国SMT 从无到有、从小到大,目前已成为世界上最具规模的SMT 应用大国.现在的SMT 不仅以手机产品、消费类电子产品、PC 周边产品为生产主导,还有汽车电子、医疗设备及电信装置等产品,更有军工产品开始投入生产,而且SMT 从最
开始只有最简单的器件到现在可以贴装各种封装的阻容,各种大小的BGA、芯片和集成模块等.当然高端的SMT 技术是随着物料的集成度和封装变化逐渐精细化,因此SMT 技术的成熟是在优质物料的基础上确立的,二者是相辅相成的。综上所述,物料检验对于SMT 焊接技术至关重要,是生产中必不可少的一道工序,下面我从几个方面谈谈物料检验。


一、PCB
PCB 是产品整体的基材,PCB 的质量直接影响焊接质量和产品的适用范围、寿命.以下
我们针对PCB 的曲翘和扭曲、可焊性、外观、金手指和特殊材质五个方面采用目检配合和
卡尺等工具介绍一下PCB 的焊接前检验。需要强调一个前提,只要是跟SMT 物料有关的接
触都需要带防静电手套和腕带,以免损坏器件,或污染PCB 等。
1、曲翘、扭曲
PCB 的曲翘、扭曲的原因很多,除设计之外的原因可能是由于保存环境潮湿或放置位置不能达到水平要求,按规定可接受的范围应该控制在PCB 板对角线长度的0。5%以下,
当然针对板子的复杂程度该范围还应该有浮动的余地,例如PCB 上大型BGA 数量较多、集成度高,板子的曲翘度应该控制的更加严格,同样如果PCB 上只有一些小芯片和阻容件,集成度较低,则该范围可以适当放宽.目前,各电子装配厂许可的翘曲度,不管双面或多层,
1。6mm 厚度,通常是0.70 ~ 0.75%, 不少SMT , BGA 的板子,要求是0。5% 。
部分电子工厂正在鼓动把翘曲度的标准提高到0.3%, 测试翘曲度的方法遵照GB4677。5—84 或IPC - TM - 650.2。4.22B 。把印制板放到经检定的平台上,把测试针插到翘曲度最大的地方,以测试针的直径,除以印制板曲边的长度,就可以计算出该印制板的翘曲
度了。


2、可焊性
PCB 的焊盘在空气中长时间暴露容易被氧化,如果焊盘被氧化后继续焊接会造成焊盘润湿不良导致虚焊等一系列问题,所以焊接前必须对PCB 的可焊性进行检测。检测方法一般采用目测,对于产生怀疑PCB 在进行边缘浸渍测试【注1】。目测可以直接关注焊盘的光亮度,
一般镀锡焊盘或镀金焊盘被氧化后显得比较暗;对于拿不准的可以用橡皮对某个部位进行拭,与之前对比也是检测PCB 氧化的简单手段.
PCB 还有水金板这种特殊焊盘,水金板的颜色比正常镀金板颜色浅很多,这种焊盘电镀层非常薄,Au 层最薄的地方只有0.05um,Ni 层容易氧化,可焊性非常不好,导致焊接缺陷
多.加工厂遇到这种PCB,来料检验必须在贴装前进行,不能在空气中长期暴露,打开真空包装后立即进行贴片,否则坚持不贴装不焊接的原则。

3、外观
PCB 的外观对于直接出售成品PCB 的客户很重要,当然也可能直接对产品的功能产生影响,因此外观的破损可以简单的通过目检分为以下两种情况考虑:
1)、只影响外观不对板子的使用产生影响
①磕角、②晕圈
③摩擦伤④划痕(未破坏阻焊层且无明显深度)
⑤露铜(无明显深度,确保导线无任何损伤,可以通过补阻焊油)
以上五种情况如客户没有出售光板或外观特殊要求可以继续使用,不影响产品本身性能,但如果客户直接将成品出售,则以上情况为不可接受。
2)外观的变化可能导致PCB 整体的损毁
①起泡/分层(会影响PCB 内部电路)
②划痕(破环阻焊层,有一定深度,可能对PCB 线路造成切割)
遇到这两种不可修复的问题,可以直接要求更换PCB,因为这两种情况后果未知,不
可以盲目使用。


4、金手指
金手指对于PCB 来说也比较特殊,它是PCB 与其它设备如主板、机箱等相连接的电接插脚,所以其质量对于整个产品都非常重要,所以来料检验也要相对严格.一般检测需要注意一下几个方面:

1)在金手指中间的3/5 区域有划伤或凹洞,主要表现在伤口较深,导致漏铜,凹陷面积超过6mil,或一整排金手指上超过30%的压伤2 )金手指氧化,主要体现在颜色变暗或变红;

3)镀层剥离,需做撕剥测试后镀层剥离或翘起;

4)金手指污染,金手指
沾锡、沾漆、沾胶或有其他污染物;

5)金手指未做斜边或斜边长度不良

6 )金手指切边不良,表现在玻璃束突出,缺角,切缘不直,有毛头。如有以上问题需及时跟客户反馈,要求更换PCB。


5、特殊情况


FPC 柔性板,这种PCB 在生产中不是很常见,但它具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特
点,在特别多的领域都涉及到这种PCB,它是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有
高度可靠性的可挠性印刷电路板,根据它的特性我们在进行回流焊接时不可以将不经过处理
的PCB 直接焊接,否则会出现PCB 起泡(分层)这种情况,因此在焊接前FPC 板需要经过
4 小时以上的烘干处理,这样会减少焊接不良、PCB 损坏等问题的发生。图:PCB 起泡
5、PCB 空板测试
部分客户要求对来料PCB 进行测试,最常见的就是短路测试,也就是对大的芯片、BGA
周围电容进行测试,测试的方法很简单,就是用万用表蜂鸣档测试就可以;如果有客户特殊
要求还可以对空板进行带电测试,当然测试工具一样也是用万用表,这时就要求客户提供相
应测试点,和测试要求数值等。
二、IC 类零件
SMT 业界一般以 IC 的封装形式来划分其类型, 传统 IC 有 SOP 、SOJ、QFP 、PLCC
等等,现在比较新型的 IC 有 BGA 、CSP、QFN、FLIP CHIP 等等,这些零件类型因其
PIN (零件脚)的多少大小以及 PIN 与 PIN 之间的间距不一样,而呈现出各种各样
的形状。在这里我们不再对IC 的形状名称来进行区分,我们只简单的介绍一下物料
的检,为了方便说明我们将IC 按PIN 的类型(锡球、和管脚)分为两类。
1、锡球类IC——BGA
BGA 的集成度很高,随着PCB 设计越来越复杂,BGA 的使用数量也越来越多,但是因为
BGA 焊接后不能像有管脚芯片那样直接的观察焊接好坏,而且返修更加复杂,所以在焊接前
更要保证物料质量,争取一次性通过。
1) 外观
检验BGA 首先从外观上观察,看其基材和所有的锡球是否存在、完整。BGA 的基材大部
分和PCB 的基材是相同的,因此也会出现形变,分层等情况,BGA 基材的要求远比PCB 要高,
一旦发现有变形或分层磕角等情况,根据其高集成度的特点必须重新更换物料。另外BGA
的锡球由于运输、存放等方法不当导致锡球受到伤害,伤害最大的就是锡球掉落,其次会有
球的锡量减少,轻一点的就是形状稍微产生变化,但没有影响锡量,如果没有影响锡量的变
化,形变也不明显则可以继续使用,不会对焊接造成影响;如果发现有锡量减少严重、锡球
形变较大和缺球现象要及时向客户反馈,根据客户的意见决定是更换物料还是给BGA 植球。
2)可焊性
其次我们关注BGA 的可焊性,如果BGA 锡球被氧化或被污染,将直接导致焊接事故发生。
BGA 被氧化后锡球的光泽度明显下降,我们可以通过肉眼观察到颜色的变化,除此外我们还
可以借助放大镜对单个BGA 锡球进行细致观察,观察后如果仍不确定氧化与否,我们还可以
用白纸在其表面轻轻摩擦,如果BGA 氧化则白纸上会留下黑色的氧化层。为保证焊接质量,
这种情况必须重新更换物料。
2、管脚类——芯片
“有腿”芯片现在的管脚间距越来越小,所以“腿”也越来越细,焊接难度也越来越大,
它们和BGA 的共同点就是返修比较复杂,所以也是要求极高的焊接通过率,因此芯片的检验
尤为重要。
1) 外观
与检验BGA 不同的是我们要从正面观察芯片,同样要观察基材,方法同BGA;对于芯片
的管脚我们要仔细观察其间距大小,因为管脚极易产生形变,容易造成管脚不均匀,本身PCB
焊盘间距固定,间距小容易连焊,如果有个别管脚形变则直接导致连焊的焊接事故。当芯片
因某种原因造成的轻微形变我们可以通过镊子、刀片等工具对其进行简单的修复,因为管脚
比较细,对于管教的修复最好一次成型,不要反复修理,否则一旦管脚折断则整颗物料报废。
2) 可焊性
可焊性是存在于所有物料的检验方向,芯片的的氧化不如BGA 氧化容易被发现,因为部
分密间距芯片的管脚上出厂时已经被涂上一层防氧化涂层,但是这种涂层本身颜色较深,很
容易被误认为氧化,这个可以通过放大镜观看管脚颜色是否均匀,如果是氧化则由于放置方
向等原因导致颜色会不均匀,但是防氧化涂层让管脚颜色一致。判断芯片氧化的方法还有测
试爬锡速度,用电烙铁为其上锡,根据上锡速度判断其氧化程度也是比较实际的检测方式。
三、阻容器件
阻容器件是SMT 界最常见的物料,因为有时一种产品需要成千上万个,这里说的阻容器
件主要有以下几种:电阻(R)、排阻(RA 或 RN)、电感(L)、陶瓷电容(C)、排容(CP)、钽
质电容(C)、二极管(D)、晶体管(Q),根据其尺寸我们按公制可以分为1206、0805、0603、
0402 几种常见封装。
像阻容这种整盘料或者数量特别巨大的小封装物料我们需要按照抽检比例对其料值进
行抽测。测量工具一般选用电桥测量,因为电桥更为精确。因为阻容物料的料值没有标准那
么精确,根据其需要不同,主要分为一下几种精度:1%,5%,10%,20%等,由于现在的产
品越来越精细化,导致大部分阻容的都是5%以上的,甚至更精确,因此我们对其测量范围就
要更为细化。
SMT 发展热潮仍在继续,技术越来越精湛,随之将来研发的产品对SMT 的要求也会不断
提高。高通过率是保证产品实用性、寿命和可靠性的保障,因此SMT 的发展不仅局限在物料
的集成度增加,PCB 层数的增加,更要在焊接通过率上加强发展.较高的通过率又离不开物料
的可焊性和可靠性,物料是产品的基石,如果没有良好的基石又何谈产品的质量。所以将来的
物料检验必须要越来越专业,这样才为良好的焊接质量提供有效的保障.
【注1】边缘浸渍测试:用于测试表面导体的可焊性,将样品(边缘)浸渍于焊剂后取出,
去除多余焊剂后再浸渍于熔融焊料槽一定时间后取出,然后进行目测或借助光学仪器进行评
估。
边缘浸渍测试原理图

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