SMT焊点质量检测方法.docx

摘要：介绍了SMT焊点质量常用检测方法，包括从外观到内部组织机构、从电性能到机械性能等各项检测的原理和应用范围，并分析了在工艺、制造和使用过程中出现的各种焊点失效机理，并从焊点几何结构设计、钎料性质及材料热匹配等方面提出了降低失效率、提高焊点可靠性的途径。关键词：表面组装技术；焊点质量；检测；可靠性；热循环为确保电子产品质量稳定性和可靠性，或对失效产品进行分析诊断，一般需进行必要的焊点质量检测。SMT中焊点质量检测方法很多，应该根据不同元器件、不同检测项目等选择不同的检测方法。1焊点质量检测方法焊点质量常用检测方法有非破坏性、破坏性和环境检测3种，见表1所示。1.1目视检测目视检测是最常用的一种非破坏检测方法，可用万能投影仪或10倍放大镜进行检测。检测速度和精度与检测人员能力有关，评价可按照以下基准进行：⑴润湿状态钎料完全覆盖焊盘及引线的钎焊部位，接触角最好小于20°，通常以小于30°为标准，最大不超过60°。
⑵焊点外观钎料流动性好，表面完整且平滑光亮，无针孔、砂粒、裂纹、桥连和拉尖等微小缺陷。⑶钎料量钎焊引线时，钎料轮廓薄且引线轮廓明显可见。1.2电气检测电气检测是产品在加载条件下通电，以检测是否满足所要求的规范。它能有效地查出目视检测所不能发现的微小裂纹和桥连等。检测时可使用各种电气测量仪，检测导通不良及在钎焊过程中引起的元器件热损坏。前者是由微小裂纹、极细丝的锡蚀和松香粘附等引起，后者是由于过热使元器件失效或助焊剂分解气体引起元器件的腐蚀和变质等。1.3X-ray检测X-ray检测是利用X射线可穿透物质并在物质中有衰减的特性来发现缺陷，主要检测焊点内部缺陷，如BGA、CSP和FC焊点等。目前X射线设备的X光束斑一般在1-5μm范围内，不能用来检测亚微米范围内的焊点微小开裂。1.4超声波检测超声波检测利用超声波束能透入金属材料的深处，由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检测焊点的缺陷。来自焊点表面的超声波进入金属内部，遇到缺陷及焊点底部时就会发生反射现象，将反射波束收集到荧光屏上形成脉冲波形，根据波形的特点来判断缺陷的位置、大小和性质。超声波检验具有灵敏度高、操作方便、检验速度快、成本低、对人体无害等优点，但是对缺陷进行定性和定量判定尚存在困难。
扫描超声波显微镜（C-SAM）主要利用高频超声（一般为100MHz以上）在材料不连续的地方界面上反射产生的位相及振幅变化来成像，是用来检测元器件内部的分层、空洞和裂纹等一种有效方法。采用微声像技术，通过超声换能器把超声脉冲发射到元件封装中，在表面和底板这一深度范围内，超声反馈回波信号以稍微不同的时间间隔到达转化器，经过处理就得到可视的内部图像，再通过选通回波信号，将成像限制在检测区域，得到缺陷图。一般采用频率从100MHz到230MHz，最高可达300MHz，检测分辨率也相应提高。1.5机械性破坏检测机械性破坏检测是将焊点进行机械性破坏，从它的强度和断裂面来检查缺陷的。常用的评价指标有拉伸强度、剥离强度和剪切强度。因为对所有的产品进行检测是不可能的，所以只能进行适量的抽检。1.6显微组织检测显微组织检测是将焊点切片、研磨、抛光后用显微镜来观察其界面，是一种发现钎料杂质、熔蚀、组织结构、合金层及微小裂纹的有效方法。焊点裂纹一般呈中心对称分布，因而应尽量可能沿对角线方向制样。显微组织检测和机械性破坏检测一样，不可能对所有的成品进行检测，只能进行适量的抽检。光学显微镜是最常用的一种检测仪器，放大倍数一般达10000倍，可以直观的反映材料样品组织形态，但分辨率较低，约20nm。1.7其它几种检测方法染色试验荧光渗透剂检测是利用紫外线照射某些荧光物质产生荧光的特性来检测焊点表面缺陷的方法。检验时先在试件上涂上渗透性很强的荧光油液，停留5~10min，然后除净表面多余的荧光液，这样只有在缺陷里存在荧光液。接着在焊点表面撒一层氧化镁粉末，振动数下，在缺陷处的氧化镁被荧光油液渗透，并有一部分渗入缺陷内腔，然后把多余的粉末吹掉。在暗室里用紫外线照射，留在缺陷处的荧光物质就会发出照亮的荧光，显示出缺陷。磁粉检测是利用磁粉检测漏磁的方法，检测时利用一种含有细磁粉的薄膜胶片，记录钎焊焊点中的质量变化情况。使用后的几分钟内，胶片凝固并把磁粉“凝结”在一定的位置上，就可以观察被检测试件上的磁粉分布图形，确定是否有缺陷。由于大多数钎料是非磁性的，因此不常用于钎焊焊点的检验。化学分析方法可测量样品的平均成分，并能达到很高精度，但不能给出元素分布情况。染色与渗透检测技术（D&PT）是通过高渗透性高着色性染料渗透到焊点开裂区域，然后拉开焊点，观测焊点内部开裂程度和分布。试验时必须小心控制拉断器件时的外力，以保证焊点继续沿预开裂区域断开。
X-ray衍射（XRD）是通过X-ray在晶体中的衍射现象来分