SMT基础与工艺课件：检测工艺与设备

检测工艺与设备检测是保障表面组装组件可靠性的重要环节。SMT技术的发展、组装密度的不断提高、电路功能的多样化、元器件细引脚间距的发展，以及不可视引脚种类的出现，对SMT的质量检测提出了更高的要求，检测工艺也在不断完善。学习目标1.了解SMT检测工艺的主要内容和检测方法。2.理解来料检测的主要内容和方法。3.掌握SMT工艺过程检测方法和标准。4.熟悉检测设备的结构和技术参数。5.熟悉IPC-A-610F质量验收标准的内容。SMT检测、返修工艺与设备1SMT检测、返修工艺与设备2一、SMT检测工艺的主要内容和检测方法1.主要内容SMT检测工艺大体可分为组装前的来料检测、组装工艺过程检测和组装后的组件检测三大类。具体检测项目与过程如下图所示。SMT检测、返修工艺与设备3一、SMT检测工艺的主要内容和检测方法1.主要内容（1）组装前的来料检测，主要指对元器件、PCB以及所使用的锡膏、助焊剂、清洗剂、贴片胶等工艺材料进行检测。（2）组装工艺过程检测，主要是指分别在印刷、贴片、焊接后进行检测，印刷后检测锡膏印刷厚度及质量，贴片后检测元器件贴装是否正确，焊接后检查各个焊点是否合格。（3）组装后的组件检测，主要是指对元器件及组件功能进行检测，确保产品可实现设计功能。SMT检测、返修工艺与设备4一、SMT检测工艺的主要内容和检测方法2.检测方法常用的检测方法包括目视检测（简称目检）、自动光学检测（AOI）、自动X射线检测（X-ray或AXI）。此外，还可采用超声波检测、在线检测（ICT）、功能检测（FCT）。具体生产过程中采用哪种检测方法，应根据所配备的自动化生产线条件以及所焊接的印制电路板的具体情况而定。SMT检测、返修工艺与设备5二、来料检测的主要内容和方法1.来料检测的主要内容使用合格的原材料才可以生产出合格的产品。来料检测是保证合格产品质量的第一个关键环节。来料检测的主要内容有元器件检测、PCB检测和工艺材料检测。元器件检测主要检测元器件的可焊性、引脚共面性、使用功能、数量和封装与元器件清单是否相符等。PCB检测主要检测PCB尺寸和外观、是否曲翘、阻焊膜质量、焊盘可焊性。工艺材料检测包含对锡膏、助焊剂、贴片胶、清洗剂的检测。SMT检测、返修工艺与设备6二、来料检测的主要内容和方法2.来料检测的主要方法SMT检测、返修工艺与设备7三、SMT工艺过程检测方法和标准1.目视检测目视检测是指人工利用带照明功能的、放大倍数为2～5倍的放大器，观察锡膏印刷质量、贴片机贴片质量以及焊接后焊点质量。目检可以发生在SMT生产过程中的多个环节，是检验评定SMT工艺质量的主要方法之一。目检直观方便，可同时对印制电路板上多个焊点进行检查，但对于不可视引脚封装的元器件，无法看到其内部焊接缺陷，需借助专业设备。操作人员对各环节的目检准确率、速度与其本身的工作经验及工作效率有关。因此，目检效率低，漏件率较高。SMT检测、返修工艺与设备8三、SMT工艺过程检测方法和标准1.目视检测（1）印刷工艺目检标准1）锡膏与焊盘对齐，且尺寸和形状与焊盘相符。2）锡膏表面光滑、无坍塌、无桥连、无漏印。3）锡膏厚度以钢网厚度±0.03mm为最佳。4）若锡膏覆盖面稍大于焊盘面，无桥连，可视为合格。5）锡膏不少于焊盘面积的75%，可视为合格。6）锡膏偏移未超出焊盘25%，无桥连，可视为合格。7）锡膏桥连、锡太少、凹陷、拉尖等均视为不合格。SMT检测、返修工艺与设备9三、SMT工艺过程检测方法和标准1.目视检测（2）贴片工艺目检标准1）元器件全部位于焊盘上，且居中，无偏移，无贴错、贴反。2）若片式元器件存在偏移，横向偏移焊端有3/4以上落在焊盘上，纵向偏移和旋转偏移焊端一半以上宽度落在焊盘上，可视为合格。3）对于SOP类多引脚封装，引脚宽度一半以上落在焊盘上，未挤压锡膏，可视为合格。SMT检测、返修工艺与设备10三、SMT工艺过程检测方法和标准1.目视检测（3）焊接工艺目检标准1）焊接面呈弯月状，且当元器件高度>1.2mm时，焊接面高度H≥0.4mm；当元器件高度≤1.2mm时，焊接面高度H≥元器件高度的1/3，为最佳；若此时一焊端为凸圆体状，可视为合格。2）SOP、QFP封装器件引脚内侧弯月状焊接面高度至少等于引脚的厚度，整个引脚长度都被焊接，为最佳；若内侧焊接面高度≥引脚厚度一半，且引脚长度75%以上被焊接，可视为合格。SMT检测、返修工艺与设备11三、SMT工艺过程检测方法和标准1.目视检测（3）焊接工艺目检标准3）SOJ、PLCC封装器件引脚两边弯月状焊接面高度至少等于引脚两边弯度的厚度，为最佳；若有一半或一半以上，可视为合格。4）残存于PCB上的焊球每平方厘米不超过一个，且直径小于0.15mm，可视为合格。SMT检测、返修工艺与设备12三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（1）AOI设备的分类AOI设备适用于生产线的不同位置，可检测锡膏印刷质量、元器件贴装质量、再流焊后焊接质量。印刷后AOI设备用于检测锡膏形状、面积及厚度；贴片后AOI设备用于检测是否存在漏贴、错贴、偏移、极性反向、外形损坏等；再流焊后AOI设备用于检测焊接质量，如虚焊、立碑、锡珠等，一般公司多在再流焊后设置AOI设备检测岗位。SMT检测、返修工艺与设备13三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（1）AOI设备的分类AOI设备一般分为桌面式、离线式和在线式三种类型，如下图a）DD-LT-XL520D桌面式AOI设备b）MF-760VT型离线式AOI设备c）FJS-830型在线式AOI设备SMT检测、返修工艺与设备14三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（2）AOI设备的工作原理AOI设备的工作原理是，用光源对PCB照射，经光学镜头反射将PCB的反射光采集进计算机，通过计算机相应软件对PCB上不同位置获取的色彩和灰度进行比较分析，从而判断PCB上锡膏印刷、元器件贴装、焊点的焊接质量是否符合标准要求。SMT检测、返修工艺与设备15三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（2）AOI设备的工作原理下图为

AOI设备工作原理SMT检测、返修工艺与设备16三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（2）AOI设备的工作原理AOI设备可以检测的项目包括漏件检查、错件检查、方向检查、焊点虚焊检查、桥连检查等，若检查出错误，则通过显示器标示出来，同时AOI设备可对印制电路板上缺陷进行统计，有利于分析工艺参数，并做出调整。SMT检测、返修工艺与设备17三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（3）AOI设备的特点1）高速检测系统与PCB组装密度无关。2）具有快速便捷的标准编程系统。3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元（或灰度）水平光学成像处理技术进行检测。SMT检测、返修工艺与设备18三、SMT工艺过程检测方法和标准2.自动光学检测（3）AOI设备的特点4）根据被检测元器件位置的瞬间变化进行检测窗口的自动化校正，达到高精度检测。5）通过用墨水直接标记于PCB或在操作显示器上用图形错误表示来进行检测点的核对。

SMT检测、返修工艺与设备19三、SMT工艺过程检测方法和标准3.自动X射线检测（1）X-ray检测设备的工作原理X-ray检测时，组装好的PCB沿导轨进入设备内部后，位于PCB下方的X射线发射管发射X射线，穿过PCB后，被置于上方的探测器（一般为摄像机）接收，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，与穿过玻璃纤维、铜、硅等其他材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图像，使得对焊点的分析变得相当直观，简单的图像分析算法便可自动且可靠地检验焊点缺陷。SMT检测、返修工艺与设备20三、SMT工艺过程检测方法和标准3.自动X射线检测（1）X-ray检测设备的工作原理下图为X-ray检测设备工作原理及检测效果图SMT检测、返修工艺与设备21三、SMT工艺过程检测方法和标准3.自动X射线检测（2）X-ray检测设备的特点1）对工艺缺陷的覆盖率高达97%，尤其是对BGA、CSP等焊点不可视器件，PCB内层走线断裂等问题也可检查。2）测试的准备时间大大缩短。3）能观察到其他测试手段无法可靠探测到的缺陷。4）带分层功能，对双面板和多层板只需检查一次。5）提供相关测量信息，可对生产工艺过程进行评估分析。SMT检测、返修工艺与设备22四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数1.结构（1）AOI设备的结构1）设备本体即AOI设备所有部件的载体，也称机壳或机架，其作用比较单一，主要用于固定AOI设备部件，是实现AOI设备检测功能的硬件结构载体。2）照明单元即光源，是决定AOI设备检测能力强弱的第一个因素。3）伺服驱动单元即机电传动系统，大多用于控制步进电动机或伺服电动机，以驱动PCB运动到相应位置。SMT检测、返修工艺与设备23四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数1.结构（1）AOI设备的结构4）图像获取单元即CCD镜头，一般采用面阵相机，是采用一幅一幅的图片拍摄方式取像，优点是图像的还原性较好，打光角度容易调整，容易得到较清晰的图像。5）图像分析单元即计算机内部安装程序，其作用是利用光学原理，对所摄取的图像进行分析，得出缺陷点。SMT检测、返修工艺与设备24四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数1.结构（2）X-ray检测设备的结构X-ray检测设备一般由设备本体、计算机控制中心、X射线发射管、图像增强器、图像选择器、CCD镜头等组成。如图为机台型X-ray检测设备。SMT检测、返修工艺与设备25四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数1.结构（2）X-ray检测设备的结构1）设备本体主要用于固定X-ray检测设备部件，是实现X-ray检测设备检测功能的硬件结构载体。2）计算机控制中心负责所有指令的发出与接收以及图像分析处理。3）X射线发射管负责产生并将X射线发射到被测物体上。4）图像增强器将不可见的X射线图像转换成可见光图像，并使图像亮度增强。SMT检测、返修工艺与设备26四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数1.结构（2）X-ray检测设备的结构5）图像选择器对X射线从多个角度投射到被测物体上的图像进行选取，选出程序选定的光学图形。6）CCD镜头将图像选择器选出的图像进行采集，并将图像信号变为数字信号，传输到主控计算机进行分析处理。

SMT检测、返修工艺与设备27四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数2.技术参数和特点（1）AOI设备技术参数和特点1）照明系统为彩色环形四色LED光源。2）采用自主研发的图像算法，检出率高。3）CAD文件导入可自动查找与元器件库匹配的元器件数据。4）采用高清CCD相机，采集图像稳定可靠。5）检测速度可满足生产线要求。6）极小间距0201的检测，对应01005的检测升级方案。SMT检测、返修工艺与设备28四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数2.技术参数和特点（1）AOI设备技术参数和特点7）基板尺寸范围为20mm×20mm～300mm×400mm；上下净高为上方≤30mm，下方≤40mm。8）X/Y分辨率为1μm，定位精度为8μm，移动速度最大为70mm/s，可手动或自动调整导轨。9）检测方法有彩色运算、颜色抽取、灰阶运算、图像比对等。10）检测结果输出基板ID、基板名称、元器件名称、缺陷名称、缺陷图片等。SMT检测、返修工艺与设备29四、AOI设备、X-ray检测设备结构和技术参数2.技术参数和特点（2）X-ray检测设备技术参数和特点X-ray检测设备的关键参数主要有管电压、管电流、焦点尺寸、几何放大倍率等。X射线发射管的模式（开放管或密闭管）、图像处理软件的功能等也是重点考