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電子組裝行業(yè)在技術(shù)和創(chuàng)建更高效工廠方面不斷發(fā)展。最近，旨在改善每個(gè)獨(dú)立工藝以及在看似不相關(guān)工藝之間互動(dòng)的新工具已經(jīng)問世。一個(gè)典型例子就是源自回流焊工藝的信息如何與現(xiàn)有的檢測設(shè)備協(xié)同構(gòu)建一個(gè)完整檢測流程。
因?yàn)樵谏a(chǎn)線的上下游面臨產(chǎn)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，該行業(yè)在檢測設(shè)備方面已投入巨資。這些設(shè)備擅長發(fā)現(xiàn)部件丟失、極性問題、橋接等缺陷。但它們不能在微觀層面上檢測焊點(diǎn)，以確定這些焊點(diǎn)的質(zhì)量。下面是幾個(gè)示例：
AOI設(shè)備可以確認(rèn)所有SOIC部件的每個(gè)引線是否出現(xiàn)焊點(diǎn)以及是否沒有橋接。但不能確定在任何焊點(diǎn)是否存在致使其脆弱的空洞。X射線機(jī)可以確認(rèn)在BGA下面存在有所有焊錫球，但不能確定任何焊錫球是否為冷焊接。
AOI設(shè)備的另一個(gè)局限性是不能檢測隱藏在BGA和PoP等部件下面的焊點(diǎn)。對于這些類部件來說，X射線機(jī)可以提供幫助，原因是其可以透過部件查看下面焊點(diǎn)（雖然不能進(jìn)入焊點(diǎn)本身的微結(jié)構(gòu)）。應(yīng)當(dāng)指出的是，多數(shù)電子組裝工廠現(xiàn)在沒有通過內(nèi)聯(lián)設(shè)備進(jìn)行100%的X射線檢測。相反，它們往往通過批量X射線設(shè)備對少量組裝PCB進(jìn)行抽查，于是風(fēng)險(xiǎn)就是不能查找到所有缺陷。
迄今為止，電子組裝商只是接受了目前檢測流程的局限性。總體說來，漏網(wǎng)的缺陷和潛在缺陷通常是可以控制的。（一個(gè)典型的潛在缺陷就是已通過所有工廠檢測和測試的不良焊接，但一旦終端客戶開始使用該產(chǎn)品，產(chǎn)品發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)就提高。）如今，新技術(shù)的發(fā)展促使電子組裝商不斷改善其檢測流程。一個(gè)趨勢就是電子設(shè)備的持續(xù)小型化，其中某些新部件在PCB采用超小的焊盤規(guī)格。當(dāng)將焊膏印刷到這些小型焊盤上面時(shí)，最終沉積層具有很高的表面積與體積比。這面臨的風(fēng)險(xiǎn)是焊膏中的助焊劑在回流焊期間過早燃盡，進(jìn)而導(dǎo)致氧化、縫隙及其他問題。最終結(jié)果是回流焊工藝因工藝窗口極其有限而變得更具挑戰(zhàn)性。事實(shí)上，整個(gè)溫度曲線可能需要隨著溫度斜升至峰值而需要改變。回流焊爐的誤差范圍縮小，預(yù)期焊接缺陷可能顯著增加（除非熱力工藝控制改善）。另一個(gè)相關(guān)趨勢是復(fù)雜電子設(shè)備（包括上述的小型化現(xiàn)象）變得更加普遍。可以想想智能手機(jī)與普通手機(jī)、超級筆記本與平板電腦、筆記本電腦與臺(tái)式電腦、聯(lián)網(wǎng)智能3D電視與老式電視，例子舉不勝舉。
于是，焊接缺陷成為一個(gè)快速發(fā)展的問題，因?yàn)楝F(xiàn)有檢測設(shè)備的設(shè)計(jì)不能查找到所有缺陷，所以需要新的解決方案。值得慶幸的是，其設(shè)計(jì)旨在檢測熱力工藝的設(shè)備現(xiàn)已問世。以前，這些產(chǎn)品局限于現(xiàn)場抽查。另一問題是此類設(shè)備一直在“真空”運(yùn)行——與AOI和X射線設(shè)備之間沒有信息共享或溝通。我指的是市場上的許多溫度曲線測試儀。這些裝置測定了PCB以及某些特定部件的溫度曲線。溫度曲線測試儀將測定的溫度曲線和部件容差進(jìn)行對比，以確認(rèn)熱力工藝是否正確。現(xiàn)在，當(dāng)對該人工作業(yè)自動(dòng)化并使之呈連續(xù)性時(shí)，突然出現(xiàn)必須對熱力工藝“檢測”的任務(wù)。通過AOI和X射線將該工藝檢測與缺陷檢測結(jié)合在一起，最終構(gòu)成完整的檢測。下面描述了熱力工藝檢測（TPI）與AOI和X射線設(shè)備共享信息構(gòu)成一個(gè)完整檢測的情形。
• 在回流焊爐中正確處理并且在AOI和X射線設(shè)備中沒發(fā)現(xiàn)任何缺陷的PCB可以視為是無缺陷的。
• 未通過TPI檢測但通過AOI檢測的PCB被視作疑似問題電路板，并將送到批量X射線裝置。這使得X射線裝置可以進(jìn)行比隨機(jī)抽樣更有效的抽檢。
結(jié)語
電子設(shè)備的小型化和產(chǎn)品的復(fù)雜化趨勢使熱力工藝更具挑戰(zhàn)性。通過共享TPI、AOI和X射線設(shè)備之間的信息，一個(gè)完整的檢測流程將查找到幾乎所有此類缺陷。此外，它亦使批量X射線設(shè)備的運(yùn)行更高效。
未來考量
檢測在當(dāng)今的電子組裝廠內(nèi)成為一項(xiàng)重要職能，但它仍然主要是一個(gè)標(biāo)記缺陷裝置的篩選流程。最終目標(biāo)是為了初次毫無瑕疵地生產(chǎn)出所有PCB而不斷改善相關(guān)工藝。為此，我們必須改善工藝控制。現(xiàn)在，自動(dòng)化溫度曲線測試系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)SPC圖和Cpk測定來執(zhí)行工藝控制。此類信息對初現(xiàn)偏差的工藝提供了預(yù)警，使得工藝工程師通常可以在出現(xiàn)任何瑕疵之前，將工藝重新調(diào)整回最有效位置。利用聯(lián)網(wǎng)TPI、AOI和X射線系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息與趨勢，將該信息再提供給工程師，或乃至將該信息直接輸入生產(chǎn)設(shè)備，將使顯著改善的工藝控制有可能朝著“每次均能一遍做好”的方向發(fā)展。
KIC公司曾睿洲
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