SMT檢測、返修工藝與設備§7—1檢測工藝與設備§7—2返修工藝與設備實訓7檢測與返修技能訓練12學習目標1．了解SMT檢測工藝的主要內容和檢測方法。2．理解來料檢測的主要內容和方法。3．掌握SMT工藝過程檢測方法和標準。4．掌握檢測設備的組成結構和技術參數。5．熟悉IPC-A-610F質量驗收標準的內容。§7—1檢測工藝與設備3一、SMT檢測工藝的主要內容和檢測方法二、來料檢測的主要內容和方法§7—1檢測工藝與設備三、SMT工藝過程檢測方法和標準四、AOI設備、X-Ray檢測設備組成結構和技術參數五、IPC-A-610F質量驗收標準4一、SMT檢測工藝的主要內容和檢測方法§7—1檢測工藝與設備SMT檢測工藝大體可分為組裝前的來料檢測、組裝工藝過程檢測和組裝后的組件檢測三大類。具體檢測項目與過程如圖7所示。1．主要內容表面組裝檢測項目與過程51．主要內容（1）組裝前的來料檢測，主要指對元器件、PCB以及所使用的錫膏、助焊劑、清洗劑、貼片膠等工藝材料進行檢測。（2）組裝工藝過程檢測，主要是指分別在印刷、貼片、焊接后進行檢測，印刷后檢測錫膏印刷厚度及質量，貼片后檢測元器件貼裝是否正確，焊接后檢查各個焊點是否合格。（3）組裝后的組件檢測，主要是指對元器件及組件功能進行檢測，確保產品可實現設計功能。§7—1檢測工藝與設備62．檢測方法常用的檢測方法包括目視檢測（簡稱目檢）、自動光學檢測（AOI）、自動X射線檢測（X-Ray或AXI）。此外，還可采用超聲波檢測、在線檢測（ICT）、功能檢測（FCT）。具體生產過程中采用哪種檢測方法，應根據所配備的自動化生產線條件以及所焊接的印制電路板的具體情況而定。§7—1檢測工藝與設備7二、來料檢測的主要內容和方法§7—1檢測工藝與設備使用合格的原材料才可以生產出合格的產品。來料檢測是保證合格產品質量的第一個關鍵環節。來料檢測的主要內容有元器件檢測、PCB檢測和工藝材料檢測。元器件檢測主要檢測元器件的可焊性、引腳共面性、使用功能、數量和封裝與元器件清單是否相符等。PCB檢測主要檢測PCB尺寸和外觀、是否曲翹、阻焊膜質量、焊盤可焊性。工藝材料檢測包含對錫膏、助焊劑、貼片膠、清洗劑的檢測。1．來料檢測的主要內容82．來料檢測的主要方法來料檢測的具體檢測項目和檢測方法見表。§7—1檢測工藝與設備來料檢測的具體檢測項目和檢測方法9三、SMT工藝過程檢測方法和標準§7—1檢測工藝與設備目視檢測是指人工利用帶照明功能的、放大倍數為2～5倍的放大器，觀察錫膏印刷質量、貼片機貼片質量以及焊接后焊點質量。目檢可以發生在SMT生產過程中的多個環節，是檢驗評定SMT工藝質量的主要方法之一。1．目視檢測101．目視檢測（1）印刷工藝目檢標準印刷是采用印刷機將錫膏通過鋼網上開孔，印刷到PCB相應焊盤上。（2）貼片工藝目檢標準貼片是采用貼片機將料帶中的元器件按照程序貼裝在印好錫膏的印制電路板的相應焊盤上。貼片工藝目檢標準主要包括以下內容。§7—1檢測工藝與設備112．自動光學檢測隨著SMT電路設計的功能多樣化、小型化、高密度組裝等特點，依靠人工目檢難度越來越大，不同操作人員判斷標準也難以保持一致。因此，在大批量生產中，需要在自動化生產線中配備自動檢測設備，設置統一的檢測標準，快速高效地完成檢測。§7—1檢測工藝與設備122．自動光學檢測（1）AOI設備的分類AOI設備適用于生產線的不同位置，可檢測錫膏印刷質量、元器件貼裝質量、再流焊后焊接質量。AOI設備一般分為桌面式、離線式和在線式三種類型，如圖所示。§7—1檢測工藝與設備AOI設備外形a）DD-LT-XL520D桌面式AOI設備b）MF-760VT型離線式AOI設備c）FJS-830型在線式AOI設備132．自動光學檢測（2）AOI設備的工作原理。如圖所示。§7—1檢測工藝與設備AOI設備工作原理142．自動光學檢測（3）AOI設備的特點1）高速檢測系統與PCB組裝密度無關。2）具有快速便捷的標準編程系統。3）運用豐富的專用多功能檢測算法和二元（或灰度）水平光學成像處理技術進行檢測。4）根據被檢測元器件位置的瞬間變化進行檢測窗口的自動化校正，達到高精度檢測。§7—1檢測工藝與設備153．自動X射線檢測AOI設備可對大部分元器件進行直觀的檢查，但一些元器件引腳不可視，無法直觀檢查焊點的狀況，此時就需要采用X-Ray檢測設備。（1）X-Ray檢測設備的工作原理。如圖所示§7—1檢測工藝與設備X-Ray檢測設備工作原理及檢測效果圖163．自動X射線檢測（2）X-Ray檢測設備的特點1）對工藝缺陷的覆蓋率高達97%，尤其是對BGA、CSP等焊點不可視器件，PCB內層走線斷裂等問題也可檢查。2）測試的準備時間大大縮短。3）能觀察到其他測試手段無法可靠探測到的缺陷，如虛焊、空氣孔和成形不良等。4）帶分層功能，對雙面板和多層板只需檢查一次。5）提供相關測量信息，可對生產工藝過程進行評估分析。§7—1檢測工藝與設備17四、AOI設備、X-Ray檢測設備組成結構和技術參數§7—1檢測工藝與設備（1）AOI設備的組成結構AOI設備一般由設備本體、照明單元、伺服驅動單元、圖像獲取單元、圖像分析單元等組成。1）設備本體即AOI設備所有部件的載體，也稱機殼或機架，其作用比較單一，主要用于固定AOI設備部件，是實現AOI設備檢測功能的硬件結構載體。1．組成結構181．組成結構2）照明單元即光源，是決定AOI設備檢測能力強弱的第一個因素。圖所示為三色同軸塔狀光源。§7—1檢測工藝與設備三色同軸塔狀光源191．組成結構3）伺服驅動單元即機電傳動系統，大多用于控制步進電動機或伺服電動機，以驅動PCB運動到相應位置。4）圖像獲取單元即CCD鏡頭，一般采用面陣相機，是采用一幅一幅的圖片拍攝方式取像，優點是圖像的還原性較好，打光角度容易調整，容易得到較清晰的圖像，因而市面上的AOI設備絕大多數廠商使用面陣相機。5）圖像分析單元即計算機內部安裝程序，其作用是利用光學原理，對所攝取的圖像進行分析，得出缺陷點。§7—1檢測工藝與設備201．組成結構（2）X-Ray檢測設備的組成結構X-Ray檢測設備一般由設備本體、計算機控制中心、X射線發射管、圖像增強器、圖像選擇器、CCD鏡頭等組成。如圖所示為機臺型X-Ray檢測設備。§7—1檢測工藝與設備機臺型X-Ray檢測設備212．技術參數和特點（1）AOI設備技術參數和特點以MF-760VT型離線式AOI設備為例，其主要技術參數和特點如下。1）照明系統為彩色環形四色LED光源。2）采用自主研發的圖像算法，檢出率高。3）CAD文件導入可自動查找與元器件庫匹配的元器件數據。4）采用高清CCD相機，采集圖像穩定可靠。5）檢測速度可滿足生產線要求。§7—1檢測工藝與設備222．技術參數和特點6）極小間距0201的檢測，對應01005的檢測升級方案。7）基板尺寸范圍為20mm×20mm～300mm×400mm；上下凈高為上方≤30mm，下方≤40mm。8）X/Y分辨率為1μm，定位精度為8μm，移動速度最大為70mm/s，可手動或自動調整導軌。9）檢測方法有彩色運算、顏色抽取、灰階運算、圖像比對等。10）檢測結果輸出基板ID、基板名稱、元器件名稱、缺陷名稱、缺陷圖片等。§7—1檢測工藝與設備232．技術參數和特點（2）X-Ray檢測設備技術參數和特點X-Ray檢測設備的關鍵參數主要有管電壓、管電流、焦點尺寸、幾何放大倍率等。X射線發射管的模式（開放管或密閉管）、圖像處理軟件的功能等也是重點考慮對象。§7—1檢測工藝與設備24五、IPC-A-610F質量驗收標準§7—1檢測工藝與設備（1）理想狀況：組裝情形接近理想與完美的組裝結果，能有良好組裝可靠度，判定為理想狀況。（2）允收狀況：組裝情形未接近理想狀況，但能維持組裝可靠度，故視為合格狀況，判定為允收狀況。（3）拒收狀況：組裝情形未能符合標準，其有可能影響產品的功能性，但基于外觀因素以維持本公司產品的競爭力，判定為拒收狀況。1．允收標準的三種狀況252．檢驗環境準備（1）照明：室內照明的照度為800lx以上，必要時以三倍以上（含）照度的放大照燈檢驗確認。（2）ESD防護：凡接觸PCBA必需配備良好靜電防護措施，如佩戴干凈手套與防靜電手環，并接上靜電接地線等。（3）檢驗前需先確認所使用工作平臺清潔。§7—1檢測工藝與設備263．驗收標準（見表）見表§7—1檢測工藝與設備27學習目標1．了解返修的目的、返修條件和注意事項。2．熟悉表面組裝元器件手工焊接工藝要求、技術要求和焊點質量要求。

3．掌握特殊SMC、SMD的返修方法。4．熟悉返修臺的組成結構、技術參數和操作方法。§7—2返修工藝與設備28一、返修的目的、條件和注意事項二、表面組裝元器件手工焊接工藝要求、技術要求和焊點質量要求§7—2返修工藝與設備三、SMC、SMD的返修方法四、返修臺的組成結構、技術參數和操作方法29一、返修的目的、條件和注意事項§7—2返修工藝與設備SMA的返修通常是為了除掉PCB上無法實現功能的元器件，重新更換新的元器件。返修與修理不同，返修是為了使電路恢復成與特定要求相一致的電路組件，而修理則是將損壞的地方進行改變，以實現電路的電氣性能，不一定與原來一致。1．返修目的302．返修條件操作人員在進行返修工作時，應滿足以下條件。（1）操作人員應做好防靜電防護，戴好防靜電腕帶。（2）盡量采用防靜電恒溫電烙鐵。（3）電烙鐵頭無鉤、無刺。（4）備好專業返修工作臺。（5）拆取元器件時，要等全部引腳完全熔化后再取下元器件，以防破壞共面性。（6）所采用焊料和助焊劑要與再流焊時所用相同。§7—2返修工藝與設備313．返修注意事項（1）注意安全，不損壞周邊元器件，不對人體造成損害。（2）手工焊接應遵循先小后大、先低后高原則進行焊接。（3）片式元器件返修時，應選用和它尺寸相近的電烙鐵頭。（4）對操作人員應進行技術和安全方面培訓。（5）手工返修無法實現時，需借助專業返修設備對微型元器件進行返修。（6）選取正確的返修技術、方法和返修工具。§7—2返修工藝與設備32二、表面組裝元器件手工焊接工藝要求、技術要求和焊點質量要求§7—2返修工藝與設備SMT手工焊接應遵循先小后大、先低后高的原則，先焊接片式電阻、片式電容、晶體管，再焊接小型IC、大型IC，最后焊接插件。圖所示為常見的各種形狀的電烙鐵頭。1．SMT元器件手工焊接工藝要求各種形狀的電烙鐵頭331．SMT元器件手工焊接工藝要求SOP、QFP、PLCC等封裝IC焊接時，因其兩邊或四邊都有引腳，應先在對角焊接定位點（見下圖a），再仔細檢查確認每個引腳與焊盤位置是否相吻合，最后再進行焊接。可采用逐個焊接所有引腳（見下圖b）或拖焊（見下圖c）的方式完成，拖焊時速度不要太快，1s左右拖過一個焊點即可。若焊接中發生粘連，可采用下圖d所示方法涂抹助焊劑，用電烙鐵頭清除。§7—2返修工藝與設備341．SMT元器件手工焊接工藝要求§7—2返修工藝與設備手工焊接QFP352．技術要求表面組裝元器件手工焊接技術要求如下。（1）對于較大的貼片元器件，可采用手工焊接完成。（2）對于微型貼片元器件，完全依靠手工焊接無法完成時，要借助半自動維修設備及工具。（3）所選用焊錫絲要細，一般選擇直徑為0.5～0.8mm的活性焊錫絲，也可使用錫膏。§7—2返修工藝與設備362．技術要求（4）應選用腐蝕性小、無殘渣的免清洗助焊劑。（5）使用更小巧的鑷子及電烙鐵，電烙鐵功率不超過20W，采用尖細的錐狀電烙鐵頭。（6）焊接BGA、CSP等封裝元器件時，要使用熱風工作臺或專用維修工作站。（7）操作者需熟練掌握SMT檢測、焊接技能，有一定的工作經驗。（8）遵守嚴格的操作規程。§7—2返修工藝與設備373．焊點質量要求對于不同的引腳類型，焊點質量可參考IPC-A-610E質量驗收標準，總體要求如下。（1）焊點光亮，無殘留。（2）焊點錫膏量合適。（3）片式元器件焊端形成彎月狀焊點。（4）翼形引腳、J形引腳無爬錫現象。（5）球形引腳無裂痕。（6）集成電路引腳無虛焊，無氣泡，引腳間無橋連。§7—2返修工藝與設備38三、SMC、SMD的返修方法§7—2返修工藝與設備片式元器件的返修在返修工藝中是最簡單的，可以采用普通電烙鐵，也可采用專用的熱夾電烙鐵，但由于片式元器件通常都較小，要注意控制溫度。返修工藝流程一般為：清除涂覆層—涂覆助焊劑—加熱焊點—拆除元器件—清理焊盤—更換元器件—焊接。核心流程主要為拆焊—清理焊盤—重新焊接。（1）拆焊步驟（2）清理焊盤步驟（3）重新焊接步驟1．片式元器件的返修392．SOP、QFP、PLCC器件的返修SOP、QFP、PLCC器件的返修可采用熱夾電烙鐵或熱風槍操作。操作流程為：印制電路板芯片預熱—拆除芯片—清理焊盤—重新安裝焊接。（1）印制電路板芯片預熱（2）拆除芯片步驟（3）清理焊盤步驟（4）重新安裝焊接步驟§7—2返修工藝與設備403．BGA、CSP器件的返修BGA、CSP器件的返修普遍采用熱風返修工作臺完成。主要操作流程為：拆卸BGA、CSP器件—清理焊盤—去潮—印刷錫膏—貼裝器件—再流焊接—檢驗。（1）拆卸BGA、CSP器件（2）清理焊盤（3）去潮（4）印刷錫膏（5）貼裝器件（6）再流焊接（7）檢驗§7—2返修工藝與設備41四、返修臺的組成結構、技術參數和操作方法§7—2返修工藝與設備目前，市場上的返修臺品牌主要有ERSA、DIC、迅維、效時等。廣泛使用的返修臺根據溫區多少，可分為二溫區（上溫區和下溫區）和三溫區（上溫區、下溫區和底部溫區）兩種；根據對位裝置不同，可分為光學對位和非光學對位兩種；根據加熱方式不同，可分為全紅外加熱、全熱風加熱、熱風+紅外加熱三種。1．返修臺的類型與組成結構421．返修臺的類型與組成結構BGA返修臺一般由底座、加熱器、PCB夾持固定機構及顯示屏等結構組成。DICRD500III返修臺的基本結構如圖所示。§7—2返修工藝與設備DIC-RD500III返修臺基本結構432．技術參數DIC-RD500III返修臺主要技術參數見表。§7—2返修工藝與設備DIC-RD500III返修臺主要技術參數443．操作方法以使用DIC-RD500III返修臺返修BGA為例，操作步驟如下。（1）生產前準備一個完整的BGA返修開始前，首先需對BGA返修臺進行點檢，檢查設備是否正常，打開電源、計算機并預熱設備；然后準備輔助工具，如錫膏、助焊劑、吸錫繩、BGA焊盤鋼網、刮刀、毛刷、需返修的PCB等；最后，根據PCB暴露時間長短進行PCB烘烤去潮，選擇合適的加熱噴嘴（見下圖）和PCB定位支撐方式。§7—2返修工藝與設備453．操作方法§7—2返修工藝與設備加熱噴嘴463．操作方法（2）拆除BGA將PCB固定在返修臺上，從程序目錄中選擇合適的程序加熱BGA，加熱完成后設備自動吸取被拆器件，檢查被拆器件是否完好。若BGA需重復使用，則需對BGA進行植球，若不需要再利用，可升高加熱溫度快速拆下。（3）清理焊盤將PCB放置在工作臺上，用電烙鐵、吸錫繩清理PCB焊盤上殘留焊錫，平整焊盤。§7—2返修工藝與設備473．操作方法（4）涂抹輔料用毛刷蘸取少許助焊劑，涂抹在焊盤上，要均勻，不可堆積。選擇對應的印刷錫膏鋼網，將鋼網定位并粘牢，用刮刀取適量錫膏在鋼網上刮過，防止挖錫和漏印，最后清洗刮刀和鋼網，如圖所示。§7—2返修工藝與設備印刷錫膏483．操作方法（5）貼放BGA將印刷好的PCB固定在PCB工作臺上，核對需貼放元器件型號和封裝，啟動光學對位系統，將元器件放在吸嘴上，使元器件與焊盤影像重合，進行貼放，貼放完成后，檢查貼放精度、平整度、是否傾斜等。§7—2返修工藝與設備49一、實訓目的（6）焊接BGA從軟件目錄中調用相應的焊接溫度曲線對應程序，對元器件進行加熱，程序運行完畢完成焊接，冷卻元器件和PCB，松開PCB支撐，取走PCB。（7）焊后檢驗目測是否有虛焊、連焊，并用X-Ray檢測設備檢測焊接質量。檢查周圍是否有濺錫及助焊劑殘留并清洗。§7—2返修工藝與設備50一、電子產品焊接工藝原理實訓7檢測與返修技能訓練1．能根據需要領用檢測與返修所需工具、元器件和材料。2．能完成實訓印制電路板的檢測與返修。51二、實訓內容實訓7檢測與返修技能訓練根據要求確定并領用檢測與返修所需工具、元器件和材料，完成表的填寫。1．領用檢測與返修所需工具、元器件和材料檢測、返修領料表522．SMT工藝質量