【導(dǎo)讀】歡迎來(lái)到工藝缺陷診所。這里所描述的每個(gè)缺陷都將覆蓋特殊的缺陷類型，將存檔成為將來(lái)參考或培訓(xùn)新員工的一個(gè)無(wú)價(jià)的工藝缺陷指南。模包裝和甚至倒裝芯片裝配邁進(jìn)。一些公司還在使用通孔技術(shù)。該產(chǎn)品不需要小型化。許多公司繼續(xù)使用傳統(tǒng)。希望傳統(tǒng)元件裝配問(wèn)題及其實(shí)際解決辦法。夠顯示實(shí)時(shí)發(fā)生在芯片表面的失效。一個(gè)有效的控制政策。可離子化的產(chǎn)品出現(xiàn)時(shí)。上，但潮濕含量將取決于應(yīng)用與環(huán)境。配期間或在空板制造階段時(shí)的不良清潔。如果要調(diào)查這類缺陷，不要接觸板或元件。配期間帶來(lái)的一般操作污垢。當(dāng)元件或?qū)Ь€必須作為一個(gè)第二階段裝配安裝時(shí)，通常使用C形焊盤。子有，重型元件、線編織或不能滿足焊接要求的元件。在某些情況中，品質(zhì)人員。不知道破裂的原因，以為是PCB腐蝕問(wèn)題。為了幫助控制該問(wèn)題，他必須減少其。該例中的孔對(duì)引腳比率大，造成焊點(diǎn)強(qiáng)度弱。的不當(dāng)處理而發(fā)生。在，雙方度必須重復(fù)測(cè)試，每個(gè)都以相同的浸出溫度來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

　　

【正文】 向問(wèn)題。這個(gè)新工藝已經(jīng)節(jié)省時(shí)間與金錢。現(xiàn)在，為模型開發(fā)進(jìn)行的制造測(cè)試趨向于大約與生產(chǎn)運(yùn)行相同的規(guī)模。模型運(yùn) 行可能在 150 個(gè)單元的范圍，高端 PCBA 的生產(chǎn)運(yùn)行在 200 個(gè)單元范圍。 我們的 PCBA 使用自動(dòng)貼片機(jī)器完成，手工連接器貼裝和手工面板裝配。使用 X 光和 ICT 技術(shù)測(cè)試完成的裝配，來(lái)確認(rèn)我們的工藝。測(cè)試程序保證正確的零件已經(jīng)以正確的位置和方向放在板上， X 光決定所有的焊接點(diǎn)已經(jīng)形成。這時(shí)功能還沒有確認(rèn)。接收板的經(jīng)營(yíng)單位選擇是否做整板的功能測(cè)試。這個(gè)決定是在單個(gè)板的基礎(chǔ)上作出的。其次， PCBA 安裝到架子內(nèi)，架子放入框內(nèi)，框與框連接。最后，整個(gè)系統(tǒng)功能測(cè)試，所有裝配在最后系統(tǒng)測(cè)試期間接受功能測(cè)試。在適當(dāng)?shù)臏y(cè)試之后， 系統(tǒng)發(fā)送到最終用戶。 X 光 /ICT 相互作用 超過(guò) 5200 個(gè) ICT 機(jī)器節(jié)點(diǎn)限制的 PCBA 是不可能使用傳統(tǒng)的針床夾具 ICT測(cè)試的。而且，我們沒有裝配可在在線測(cè)試機(jī)上完全測(cè)試。通常， 10~15%的板的核心電路不能測(cè)試。例如，旁路電容和 ASIC 元件的電源與接地引腳對(duì) DC 級(jí)的測(cè)量是不可見的。因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)不能用一般的 ICT 測(cè)試，我們使用了 X 射線分層工藝。在使用 X 光之前，大板上的覆蓋率在 60~70%之間。在測(cè)試測(cè)量中包括 X 光提供 99%的測(cè)試覆蓋。對(duì)于通過(guò) X 光系統(tǒng)確認(rèn)的焊點(diǎn)完整性的元件，我們假設(shè)遵循了前面的工序保證板 上貼裝正確的元件。 大量管理資料下載 另外，我們必須確認(rèn)板是結(jié)構(gòu)上連接的 所有焊接點(diǎn)正確連接并且沒有內(nèi)部短路或開路存在。這是由 X 射線檢查來(lái)完成的。 對(duì)于 ASIC 的 ICT，相當(dāng)廣泛地使用邊界掃描，它允許我們的測(cè)試機(jī)快速地讀入 ASIC 的 ID寄存器。如果成功，邊界掃描顯示 ASIC 在位置上并方向正確。前面確認(rèn)的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)完整性減少針床夾具需要接觸的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。 ICT 將不需要切換每一個(gè) ASIC 引腳來(lái)確定其是否開路。 通過(guò)使用專門的 X 射線分層檢查系統(tǒng)，我們已經(jīng)能夠平均減少 40%所要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。 ICT 節(jié)點(diǎn)數(shù)減少，降低夾具的復(fù) 雜性和成本，也得到更少的誤報(bào)，這使得板更快速地通過(guò)我們的返修和制造工序。使用 X 射線也將 ICT 處的第一次通過(guò)合格率增加 20%。使用 X 射線 /ICT 結(jié)合的測(cè)量已經(jīng)降低整體成本，改善可靠性和輸出產(chǎn)品的品質(zhì)。允許產(chǎn)品更快的出貨。 X 射線 /ICT 測(cè)量的未來(lái) 現(xiàn)在，在我們生產(chǎn)線上只有一少部分的板超過(guò) 5200 個(gè)節(jié)點(diǎn)的 ICT 限制。我們預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)該比例會(huì)穩(wěn)定增長(zhǎng)。 還有，隨著我們?nèi)〉媒?jīng)驗(yàn)和增加 X 射線的能力，我們可能將我們新的測(cè)量應(yīng)用到節(jié)點(diǎn)數(shù)低至 2500 個(gè)節(jié)點(diǎn)的 PCBA。因?yàn)楝F(xiàn)在存在于 4000~5000 個(gè)節(jié)點(diǎn)范圍的 板的合格率問(wèn)題，這些問(wèn)題是由于探針接觸問(wèn)題而不是實(shí)際裝配問(wèn)題，我們預(yù)計(jì)使用 X 射線 /ICT 相結(jié)合的測(cè)量可以看到一個(gè)改善。 早在九十年代，我們決定標(biāo)準(zhǔn)化 ICT 系統(tǒng)的選擇，我們的測(cè)試工程師可作三種配制，而不是一種開口測(cè)量。我們分 1900 個(gè)節(jié)點(diǎn)、 3900 個(gè)節(jié)點(diǎn)和 5200 個(gè)節(jié)點(diǎn)的配制?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)升級(jí)幾乎每一個(gè)測(cè)試達(dá)到 3900 或 5200 個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備，傾向于 5200 個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。 X 射線分層法與 ICT 技術(shù)相結(jié)合的進(jìn)一步使用是理想的，因?yàn)槊恳粋€(gè)技術(shù)都補(bǔ)償另一技術(shù)的缺點(diǎn)。 X 射線主要集中在焊點(diǎn)的質(zhì)量。它也可確認(rèn)元件 是否存在，但不能確認(rèn)元件是否正確，方向和數(shù)值是否正確。另一方面， ICT 可決定元件的方向和數(shù)值但不能決定焊接點(diǎn)是否可接受，特別是在大的表面貼裝元件包裝下面。 在不久將來(lái)，我們希望在看到電路原理圖時(shí)馬上可以決定對(duì)新的電路設(shè)計(jì)的測(cè)試測(cè)量。這時(shí)，對(duì)高節(jié)點(diǎn)數(shù)的原理圖，我們可決定哪些節(jié)點(diǎn)應(yīng)該用 ICT，哪一些節(jié)點(diǎn)應(yīng)該用 X 射線。現(xiàn)在，我們直到一個(gè)設(shè)計(jì)在開發(fā)過(guò)程中相對(duì)清楚時(shí)才可作出決定。 理想地，軟件可產(chǎn)生 X 光和在線測(cè)試技術(shù)， ICT 測(cè)試程序應(yīng)該相當(dāng)?shù)匦　y(cè)試測(cè)量信息可以放在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)布局系統(tǒng)，包括較少數(shù) 量的要求測(cè)試焊盤特性的節(jié)點(diǎn)。測(cè)試焊盤減少的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)是板面資源節(jié)省，使得布局任務(wù)更加容易。針床夾具也應(yīng)該隨著接觸探針的減少而簡(jiǎn)化；同樣減少測(cè)試針與其目標(biāo)接觸不良的可能性。簡(jiǎn)而言之，用復(fù)雜性更低的程序與夾具可達(dá)到更好的缺陷覆蓋率。 在線測(cè)試怎樣工作 在線測(cè)試 (ICT)是通過(guò)探測(cè)分布于板的表面的測(cè)試點(diǎn)來(lái)確認(rèn)一個(gè)電路子裝配的電氣完整性的過(guò)程。對(duì)于自動(dòng)測(cè)試，探針是安裝于一塊厚的苯酚板上的彈簧加力的“針”，分別連線到一個(gè)開關(guān)矩陣。開關(guān)矩陣是繼電器的排列，將適當(dāng)?shù)尼樳B接到測(cè)試程序中每一步所要求的電流源和電壓測(cè)量?jī)x 器。 大量管理資料下載 帶有成百上千彈簧針的苯酚板構(gòu)成一個(gè)針床，測(cè)試工程師采用了“針床夾具”名詞來(lái)叫這個(gè)板。每個(gè)針都有定位，使得當(dāng)板放在夾具上，由真空裝置拉下時(shí)，針都接觸其目標(biāo)測(cè)試點(diǎn)，而不短路到相鄰的電流結(jié)構(gòu)。 ICT 可以確認(rèn)導(dǎo)電路線的存在，排除短路的可能性，測(cè)量單個(gè)電阻和電感器，檢查二極管、三極管和集成電路的存在與方向。 ICT 通常不能決定極性電容的極性或確認(rèn)丟失的旁路電容?？墒?，它可發(fā)現(xiàn)短路的電容和開路的電感器。 基本的 ICT 近年來(lái)隨著克服先進(jìn)技術(shù)局限的技術(shù)而改善。例如，當(dāng)集成電路變得太大以至于不可能為相當(dāng)?shù)碾娐犯?蓋率提供探測(cè)目標(biāo)時(shí)， ASIC 工程師開發(fā)了邊界掃描技術(shù)。邊界掃描 (boundary scan)提供一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)確認(rèn)在不允許探針的地方的元件連接。額外的電路設(shè)計(jì)到 IC 內(nèi)面，允許元件以簡(jiǎn)單的方式與周圍的元件通信，以一個(gè)容易檢查的格式顯示測(cè)試結(jié)果。 另一個(gè)無(wú)矢量技術(shù) (vectorless technique)將交流 (AC)信號(hào)通過(guò)針床施加到測(cè)試中的元件。一個(gè)傳感器板靠住測(cè)試中的元件表面壓住，與元件引腳框形成一個(gè)電容，將信號(hào)偶合到傳感器板。沒有偶合信號(hào)表示焊點(diǎn)開路。 用于大型復(fù)雜板的測(cè)試程序的人工是很大 的。幸好，自動(dòng)測(cè)試程序產(chǎn)生(ATPG, automated test program generation)軟件可基于 PCBA 的 CAD 數(shù)據(jù)和裝配于板上的元件規(guī)格庫(kù)，自動(dòng)地設(shè)計(jì)所要求的夾具和測(cè)試程序。雖然這些技術(shù)幫助簡(jiǎn)單程序生成時(shí)間，但高節(jié)點(diǎn)數(shù)測(cè)試程序的論證還是一個(gè)費(fèi)時(shí)和技術(shù)挑戰(zhàn)性的努力。 X 射線分層法怎樣工作 PCBA 制造基本上是將預(yù)制的元件焊接到預(yù)制的印刷電路板上。理論上，只要正確的元件以正確的方向放在正確的位置，并以良好的焊點(diǎn)電氣連接， PCBA將按設(shè)計(jì)一樣運(yùn)行。因此，對(duì)于一個(gè) PCBA 制造商的測(cè)試問(wèn)題 歸結(jié)為保證焊接點(diǎn)的質(zhì)量 一個(gè)結(jié)構(gòu)性檢查。 當(dāng)焊接點(diǎn)隱藏于大的集成電路 (IC)包裝下面，檢查就要求 X 光。 X 光可滲透IC 包裝但被密度大得多的鉛基焊錫所吸收，留下影子一樣的圖象?？墒牵粋€(gè)簡(jiǎn)單的 X光影象會(huì)被分布在 IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的和多層電路板層中的金屬導(dǎo)體所混淆。當(dāng) PCBA 在兩面有電路時(shí)情況變得更差。 X 射線分層法，或 3 維 X 光，是一個(gè)用于隔離 PCBA 內(nèi)水平面的技術(shù)，使得它們可以分別檢查。和陰影圖一樣，該技術(shù)從 X 射線的平行光源和圖象感應(yīng)器排列開始。不象陰影圖技術(shù) (shadowgraph)，分層的 X 光束以一 個(gè)角度穿過(guò)板。感應(yīng)器直接在板的結(jié)構(gòu)底下在視覺范圍內(nèi)，但偏移來(lái)截至以一角度來(lái)的 X 射線束。 在成像的過(guò)程中，感應(yīng)器和光源兩者都繞一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)視覺區(qū) (FOV, field of view)。圖像模糊引起在圖象面的結(jié)構(gòu)顯得靜止，而圖像面上或下的物體在圓周運(yùn)動(dòng)中快速移動(dòng)，看上去不聚焦，迅速?gòu)囊曇跋?。這個(gè)現(xiàn)象類似于“穿過(guò)”飛機(jī)旋轉(zhuǎn)的螺旋槳來(lái)看。 基于得到圖象的細(xì)節(jié)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算法則可決定焊點(diǎn)圓角的確切形狀，超出焊點(diǎn)內(nèi)的空洞。它也可計(jì)算焊錫量。這些測(cè)量都可顯示焊接點(diǎn)的品質(zhì)。該技術(shù)也可用來(lái)查找可能引起短路的錫橋。 高清晰度 X 光檢查用于改善合格率 大量管理資料下載 By Luke C. Kensen 本文介紹，合約電子制造商正轉(zhuǎn)向使用 X 光檢查來(lái)改善產(chǎn)品質(zhì)量與合格率。其挑戰(zhàn)存在于將要用于制造合格率的新數(shù)據(jù)的快速收集與分析。 合約制造商 (CM, contract manufacturer)已經(jīng)成為 X光成像系統(tǒng)的一個(gè)大市場(chǎng)，在資金數(shù)量與銷售單位數(shù)量?jī)煞矫娑际?。這些系統(tǒng)通常是非在線的 (offline)，放在SMT 工藝裝配線的后面，用于在價(jià)值增加之后但剛好通孔 (throughhole)工藝之前的檢查。可是，在線 (online)系 統(tǒng)正變得越來(lái)越普遍，隨著 X 光與自動(dòng)光學(xué)檢查 (AOI, automated optical inspection)系統(tǒng)的結(jié)合。在這個(gè)比較新的機(jī)器視覺 (machinevision)市場(chǎng)背后的動(dòng)力是球柵陣列(BGA, ball grid array)與其它區(qū)域排列元件的增加使用，以及希望合格率改善和作為對(duì)印刷電路板 (PCB)制造商的首要利益關(guān)注的迅速返工修理。 在測(cè)試運(yùn)作期間，一個(gè)典型的 PCB 制造商所產(chǎn)生的測(cè)試數(shù)據(jù)和巨大的產(chǎn)量大大地激發(fā)了在合格率改善中的這個(gè)興趣。隨著自動(dòng)檢查儀器的改進(jìn)，數(shù)據(jù)量繼續(xù)增長(zhǎng)。改進(jìn) 的缺陷或失效分析工具已經(jīng)帶來(lái)改進(jìn)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。迅速確認(rèn)、收集、分析與返修即是優(yōu)勢(shì)也是所希望的，因?yàn)槊總€(gè)都減少由于混亂與偏離所引起的響應(yīng)時(shí)間 (和成本 )。結(jié)果，制造工程師與品質(zhì)控制人員經(jīng)常被激發(fā)去迅速收集和分析任何新的數(shù)據(jù)，并用它來(lái)改進(jìn)制造合格率。 BGA 與 X 光檢查 X 光檢查很快成為 PCB 與電子合約制造商 (CM)使用的主要工具，因?yàn)樵谶@里 BGA、微型 BGA、芯片規(guī) 模包裝 (CSP)、倒裝芯片 (flip chip)和其它隱蔽的連接元件已經(jīng)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 PCB 設(shè)計(jì)元素。 傳統(tǒng)的確認(rèn)方法不再足以分析這些元件。通過(guò)使用 X 光檢查，隱蔽的焊接點(diǎn)的特性可以一個(gè)簡(jiǎn)單的、可靠的和成本低廉的方式進(jìn)行檢查。由于 X 光檢查的更高合格率意味著更少的 PCB 需要診斷、修理和重測(cè)。在某些制造運(yùn)行中，這個(gè)合格率的改善已經(jīng)是如此戲劇性的以至于制造商取消在線測(cè)試 (ICT)，從而節(jié)約勞力、固定資產(chǎn)和工廠空間。 在功能板測(cè)試 (FBT, functional board test)的情況中，節(jié)約可能更具戲 劇性。這些節(jié)約的產(chǎn)生可通過(guò)縮短測(cè)試時(shí)間、減少要求診斷的失效 PCB 的數(shù)量、減少熟練技術(shù)員的使用 (和成本 )、和實(shí)質(zhì)上消滅導(dǎo)致板 報(bào)廢的“致命”缺陷。 直到 BGA 結(jié)合使用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的時(shí)候，大多數(shù)PCB 與電子合約制造商 (CM)還沒有發(fā)現(xiàn)將 X 光檢查使用到其產(chǎn)生過(guò)程中的太多需要。傳統(tǒng)的方法，諸如人工視覺檢查和電氣測(cè)試，包括制造缺陷分析 (MDA, manufacturing defect analysis)、 ICT 和功能測(cè)試，已經(jīng)足夠?？墒牵@些方法不足以檢查隱蔽的焊錫點(diǎn)問(wèn)題，諸如空洞、冷焊和焊錫附著差。只有 X 光檢查有效地找到這些問(wèn)題，除了監(jiān)測(cè)過(guò)程品質(zhì)和提供過(guò)程控制所要求的即時(shí)反饋之外。 大量管理資料下載 典型的 BGA 問(wèn)題 以下是一些典型的 X 光與 BGA 問(wèn)題。關(guān)注的首要地方是一旦 BGA 安裝到PCB 上它的無(wú)效的或錯(cuò)位的焊錫和錫球。其次是錫橋，經(jīng)常發(fā)生在接觸點(diǎn)上過(guò)多的焊錫或焊錫不適當(dāng)使用的時(shí)候 特別是返修的 BGA。第三是不對(duì)齊 BGA錫球沒有與 PCB 焊盤適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。第四是焊錫空洞，它是 由于在加熱期間夾在焊錫中的化學(xué)成分膨脹的結(jié)果。雖然有空洞的 BGA 焊接點(diǎn)可以正常工作，但是空洞表示可能導(dǎo)致今后失效的工藝問(wèn)題。開路與冷焊點(diǎn)是另外的問(wèn)題。這些發(fā)生在焊錫與對(duì)應(yīng)的焊盤不接觸或者它們之間的焊錫沒有適當(dāng)流動(dòng)的時(shí)候 (圖一 )。 選擇 X 光系統(tǒng) 選擇一個(gè) X 光系統(tǒng)可能是挑戰(zhàn)性的，即使今天有這些系統(tǒng)的能力與價(jià)格的范圍。在作決定之前，重要的是考慮對(duì)系統(tǒng)的所有要求和來(lái)自于將系統(tǒng)結(jié)合到制造過(guò)程中的估計(jì)成本節(jié)約。要考慮的重要因素包括初始成本、清晰度、放大系數(shù)、圖象處理特性以及所要求的自動(dòng)化程度。還有另一個(gè)重要的考慮 ：競(jìng)爭(zhēng)性的優(yōu)勢(shì)。在大宗的合約上， PCB 裝配是致命的重要， X 光系統(tǒng)可能是在取得一個(gè)合約中的決定因素。 現(xiàn)在，考慮價(jià)格。系統(tǒng)可分的范圍從基本的手動(dòng)單元，價(jià)格大約 $50,000 開始，到全自動(dòng)的在線系統(tǒng)，價(jià)格超過(guò) $500,000。有一個(gè)公司 *已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)非在線的、高清晰度的、 X 光檢查系統(tǒng)對(duì)甚至最大的 PCB 應(yīng)用都是最佳的選擇。雖然還要求一個(gè)操作員作主觀的決定，但基于機(jī)器視覺的 X 光檢查本質(zhì)上更加可靠，并且提供比手工檢查更高的輸出。 手動(dòng)系統(tǒng) 手動(dòng)系統(tǒng)一般為那些不要求完全檢查的 X 光檢查提供最靈活和最經(jīng)濟(jì)的解決方 案。通常，這些系統(tǒng)用于制造過(guò)程的各個(gè)階段，包括元件來(lái)料檢查、過(guò)程監(jiān)測(cè)、品質(zhì)控制和失效分析。使用手工系統(tǒng)，操作員在視覺上分析 X 光影像和決定什么代表缺陷，可是，由于任何決定只是基于操作員的判斷，結(jié)果將隨操作員水平、工作時(shí)間、產(chǎn)量要求和個(gè)人因素而變化，個(gè)人因素諸如操作員注意力持續(xù)時(shí)間和特別的日子 (檢查在星期五下午比星期一上午更缺乏效率 )。不管怎樣，這些系統(tǒng)提供最大的檢查靈活性和最快的實(shí)施時(shí)間，不需要高深的操作員培訓(xùn)或系統(tǒng)編程。 半自動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng) 半自