第8讲-SMT组件测试.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SMT,组装质量检测与控制,SMT,组件测试,为什么要测试？,测试是为了证实系统或 部件是否满足规定要求，利用测试设备（包括手工或自动化设备）对其进行测量或评定的过程。从而为生产控制、系统设计、系统设备维护等提供依据。,电路测试技术的发展,PCB,裸板测试,Golden Board,金板对比测试,GPIB,ATE,自动测试设备,ICT,在线测试,MDA,制造缺陷分析仪,电路组件测试,检测对象：,PCBA,测试内容：焊点检测,常用检查方法,焊接质量标准和常见故障的判别,1.焊接质量标准,(1)焊点表面,：光滑，色泽柔和，没有砂眼，气孔、毛剌等缺陷；,(,2)焊料轮廓,：印制电路板焊盘与引脚间应呈弯月面，,润湿角 15,45,；,。,(3)焊点间,：无桥接、拉丝等短路现象。,(,4)焊料内部,：金属没有疏松现象，焊料与焊件接触界面上形成3,10,的金属间化合物。,良好焊点的型貌,（5）表面安装,良好焊点的型貌,2.不良焊接现象的判别,表面安装形式的常见不良焊点（除了与通孔插装形式相类似的不良现象外，还有一些特殊的故障现）,返工与返修,返工是指产品加工未达到工艺要求，从而需要通过技术手段处理后成为合格品的过程。,返修通常是指对已判定为不合格品的处置过程，经过修理后满足一定产品质量标准，但严格控制上还是属于不合格产品。,返修工作站,电路组装过程中的缺陷处理装置就称为返修工作站。,简单的返修工作站只使用温控烙铁和热风枪，,高级的带光学对准的放大显示器,更复杂的是使用,AOI、AXI,等。如,BGA,返修台,自动测试系统,传统的测量工具示波器、万用表等，现在已发展为智能仪器和虚拟仪器，测试方式由分离的仪器仪表转化为模块化总线板卡形式，测试方式也有手动、半自动向自动测试方向发展。,测试总线发展历程简述,当计算机技术进入测试与测量领域，为了简化测试系统结构，引入总线技术，并将总线技术应用于自动测试系统，使总线与测试系统融为一体，总线本身也成为测试系统的主要组成部分。采用总线结构便于仪器和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则更容易使不同设备间实现互连，而测试总线技术日新月异的发展，直接影响着自动测试系统技术的发展水平。测试总线技术的发展历程如下图所示。,自动测试系统总线,1.,GPIB,总线通用接口总线,最早是由美国惠普公司与20世纪60年代创建的台式测量仪器的通用接口总线。,GPIB,总线系统有8条数据线、数据传输率最高1,Mb/s、,传输距离20,m，,传输类型为并口。,1.,GPIB,总线通用接口总线,GPIB,总线组成的测试测量系统，主要包括计算机、24线电缆、带,GPIB,接口的测试测量仪表仪器。,目前,GPIB,接口卡有四类：,ISA/ESIA-GPIB,PCI-GPIB,PMCIA-GPIB,USB-GPIB,2.VXI,总线,20,世纪,80,年代后期，仪器制造商发现,GPIB,总线和,VME,总线产品无法再满足军用测控系统的需求了。在这种情况下，,HP,、,Tekronix,等五家国际著名的仪器公司成立了,VXIbus,联合体，并于,1987,年发布了,VXI,规范的第一个版本。几经修改和完善，与,1992,年被,IEEE,接纳为,IEEE-1155-1992,标准。,虚拟仪器（,Vitual,Instrumentation,）,虚拟仪器（,VitualInstrumentation,，,VI,）最早是适应,PC,卡式仪器于,1986,年由,NI,公司提出的。虚拟仪器技术是仪器技术、通信技术、总线技术、数字化技术、计算机技术等有机结合的产物。这是在标准计算机软硬件基础上加上一组软件和硬件所构成。虚拟仪器从本质上说是一个开放式结构，用通用计算机、,DSP,信号处理器或其他,CPU,提供系统管理、信号处理、存储以及显示功能；用数据采集板,GP-IB,或,VXI,总线接口板提供信号获取和控制信号输出，从而实现传统仪器功能。简单地说就是一组完成传统仪器功能的硬件和软件部件。,3.PXI,总线,PXI(PCI extensions for Instrumentation,，面向仪器系统的,PCI,扩展,),是一种由,NI,公司发布的坚固的基于,PC,的测量和自动化平台。,PXI,结合了,PCI,的电气总线特性与,CompactPCI,的坚固性、模块化及,Eurocard,机械封装的特性发展成适合于试验、测量与数据采集场合应用的机械、电气和软件规范。制订,PXI,规范的目的是为了将台式,PC,的性能价格比优势与,PCI,总线面向仪器领域的必要扩展完美地结合起来，形成一种主流的虚拟仪器测试平台。这使它成为测量和自动化系统的高性能、低成本运载平台。,3.PXI,总线,PXI,在,1997,年完成开发，并在,1998,年正式推出，它是为了满足日益增加的对复杂仪器系统的需求而推出的一种开放式工业标准。如今，,PXI,标准由,PXI,系统联盟所管理。,3.PXI,总线,一个,PXI,系统由几项组件所组成，包含了一个机箱、一个,PXI,背板（,backplane,）、系统控制器（,System controller module,）以及数个外设模块（,Peripheral modules,）。在此以一个高度为,3U,的八槽,PXI,系统为例，如图二所示。,4.LXI,总线,所谓,LXI,就是一种基于以太网技术等工业标准的、由中小型总线模块组成的新型仪器平台。,LXI,仪器是严格基于,IEEE 802.3,、,TCP,IP,、网络总线、网络浏览器、,IVIC0M,驱动程序、时钟同步协议,(IEEE1588),和标准模块尺寸的新型仪器。,4.LXI,总线,与带有昂贵电源、背板、控制器、,MXI,卡和电缆的模块化插卡框架不同，,LXI,模块本身已带有自己的处理器、,LAN,连接、电源和触发输入。,LXI,模块的高度为一个或二个机架单位，宽度为全宽或半宽，因而能容易混装各种功能的模块。信号输入和输出在,LXI,模块的前面，,LAN,和电网输入则在模块的后面。,LXI,模块借助于标准网络浏览器进行错误浏览，并依靠驱动程序通信，从而便利了系统集成。,SMT,组件测试内容含性能测试和功能测试，一般使用在线测试仪、飞针测试仪等,SMT,专用测试设备进行组件性能在线测试。,4.3,组件在线测试技术,SMT,组装质量检测与控制,1,、针床式在线测试技术,在线测试根据,PCB,检测内容分为焊接工艺后检查焊锡桥接挂连、布线断线的短路开路测试和检查各元器件是否正确装配的元器件测试两种。高密度贴装电路板由于端脚布线密集、贴装元器件超小型化等原因，焊接不良及元器件漏装、错装率增高。由此，在线测试的重要性也越发显著。时至今日，在高密度,SMA,的检测中，借助测试针床进行不良检出的在线检测技术仍占较大比重。,针床式在线测试仪可在电路板装配生产流水线上高速静态地检测出电路板上元器件的装配故障和焊接故障，还可在单板调试前通过对已焊装好的实装板上的元器件用数百毫伏电压和,10,毫安以内电流进行分立隔离测试，从而精确地测出所装电阻、电感、电容、二极管、三极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、印制板开短路等故障，并可准确确定故障是哪个元件或开短路位于哪个点。,SMT,组装质量检测与控制,（,1,）针床式在线测试仪的基本构成,图,8-22,所示为一种用于双面测试的针床式在线测试仪，它由系统控制、测量电路、测量驱动及上、下测试针床（夹具）等部分构成。,SMT,组装质量检测与控制,（,2,）针床的制作,针床方式在线测试仪必须用测试针床对,PCB,上的导电体进行接触性测试检查，从而采集电气信号。因此在线测试仪的测定可靠性，取决于测试针的接触状态。表面贴装电路板中，不能从单面测试所有布线结点的情况很多，因此需要采用从电路板两面测试的两面针床。由于涉及,PCB,位置高精度吻合性、元器件对测试针位避让、,PCB,变形矫正等问题，两面针床的结构要求较复杂，对其制作要严格把关。,针床制作可分为不利用,PCB,电路,CAD,数据的制作和利用,CAD,数据的制作二种情况。有,CAD,数据情况下制作表面贴装电路板的针床时，探针位置坐标信息通常是参照实装电路以精密数字化仪由裸板读取而来。若要获得高精度坐标，应由电路板制板用的负片读取数据。制作所需的标准资料有：布线负片；裸电路板；贴装好的电路板；贴装位置图；电路原理图；元器件表利用,CAD,数据制作针床可除去测量误差因素。制作所需的标准资料如下：探针位置数据；探针序号数据；贴装好的电路板；电路原理图；元器件表。,SMT,组装质量检测与控制,使被测电路板与针床的相对位置精度恶化的原因是加工精度、探针固定精度及温度系数等。另外，,PCB,本身制作误差也是原因之一。,（,3,）测试设计,1,）提高探针接触率方法,探针所能接触的最小面积。若能保证印刷板制作误差与针床制作误差的综合最大值在,-0.17mm,到,+0.19mm,的范围内，其结果是只要有,0.4mm,以上的接触面积，就可保证,1,根探针,100%,可靠接触。对于,0.4mm,以下接触面积的情况，设置,2,根以上探针可以达到吸收探针摆晃误差的效果。,针对高密度引脚的测试探针装配。对应贴装电路板的高密度测试探针，间隔,1mm,以上实用无问题。但当,IC,的引脚布线间隙,1mm,以下时，仍按传统方式将测试探针装入配板中，则较困难。因此，装配,1mm,以下间隙的探针时，应将测试探针在配线板上交错排列；或沿欲测点走线寻找适当测试点。,过孔的利用。表面贴装电路板上可直接下探针的结点极少。故与各内层相接的过孔就成为一个宝贵的测点。在设计阶段就应考虑到尽可能除去阻焊剂、封上焊锡。,单结点双探针。为了容许有限的针床设置误差及布线错位，采用单结点处设置,2,根探针的双针方式，可以得到较高的接触可靠性。,SMT,组装质量检测与控制,2,）针对接触不良的测试仪功能,为了检出针床上发生的测试探针接触不良、提高接触可靠性，可给测试仪增加各种各样的功能。,探针接触检验功能。进行正式测试之前，确认测试探针与,PCB,已接妥的功能，接触不良时可重置针床。,重测功能。按测试程序测试后，有不良项目时，再下一次压板重新测试不良项。若不良是由于测试探针接触不良造成，重新接触一次可以得到正确测试结果。,由测试数据监视接触不良。收集分析在线测试仪的测试数据，若连续在同一探针或同一元器件发生不良时，发出告警。,3,）测试点的优先排序与探针的种类,对印制板走线指定测点位置时，必须首先考虑接触的可靠性，根据探针所要接触的焊盘的位置及表面状态，选择接触不良可能性最低的点，然后选择与之相配的探针种类。探针基本种类如表,8-10,所示。,SMT,组装质量检测与控制,SMT,组装质量检测与控制,2,、飞针式在线测试技术,对于不能使用针床测试的印电路板，可以使用飞针方式的线测试仪。典型的飞针方式在线测试仪，在,X-Y,机构上装有可分别高速移动的,4,个头共,8,根测试探针，最小测试间隙可达,0.2 mm,。图,8-25,所示为飞针式在线测试仪及其飞针在测状态示意。测试作业时，根据预先编排的坐标位置程序，移动测试探针到测试点处与之接触，各测试探针根据测试程序对装配的元器件进行开路,/,短路或元件测试。,SMT,组装质量检测与控制,飞针式测试仪上安装的多根针，每根针都安装在适当的角度上，不会发生因为贴装元件而产生测试死角现象，能进行全方位角测试。以往的针床式测试仪难以对应的高密度,QFP,管角及如,1005,片式元件的小焊盘，用飞针式测试仪都非常容易解决。因此，采用飞针式测试仪能大幅度地提高不良检出率。,SMT,组装质量检测与控制,（,1,）飞针式与针床式在线测试仪的比较,表,8-11,以高密度,PCB,为对象，将飞针式和针床式在线测试仪的特性进行了比较。,SMT,组装质量检测与控制,(2),测试程序自动生成,飞针在线测试的测试程序一般自动生成，其方法是由,PCB,电路,CAD,系统与测试设备相连构成的数据链站，将,CAD,数据输出的位置坐标变换为探接坐标，再由结点资料、器件资料生成测试程序，如图,8-27,所示。由,CAD,数据直接转换成测试程序，能大幅度减短编程时间、缩短读入周期、降低运行成本。,SMT,组装质量检测与控制,1,）标号定位,由数据生成的测试探针指点坐标，借助印刷电路板上布线基准标号，以图像识别进行坐标修正后，可以减小被测电路板的制作误差及电路板的设置误差，从而实现高精度测量。基准标记可采用：等，如图,8-28,示意。,基准标号的图像识别与位置修正功能原理为：由,CCD,摄像机读取印刷电路板布线时同时印制上的基准标号，由图像处理装置提取出标记的中心坐标，计算出与基准坐标的偏移量，然后对预先程序编定的,X-Y,坐标完成修正，进行测量。,SMT,组装质量检测与控制,2,）探针形状的选择和测试点的选择顺序,探针形状的选择。表面贴装电路板的探针接触点有测试走线、过孔、元器件引脚等种类，飞针式在线测试仪的各根探针可以根据要求选择最适当的探针形状。其基本探针形状的选择如图,8-29,所示。,SMT,组装质量检测与控制,对贴装元器件的错位，探针的探接采用数字化功能较有效。特别是片状二极管和三极管，焊点处的隆起形状常使探针打滑，造成接触不良。数字化功能是对程序中基准坐标设定相对指定偏移值，进行多点探接，即使贴装错位也能在适当点成功探接。,测试点的选择顺序。探接点的选择可按如下顺序进行：,A,测试点；,B,2125,以上的芯片焊盘；,C,0.8mm,间距以上的引脚焊盘；,D,过孔（已有元器件时）；,E,裸孔（元阻焊时）；,F,1608,以下的芯片焊盘（但指定点）；,G.0.65mm,间距以下的引脚焊盘。,印刷电路板布线设计时的注意事项。为使,PCB,具有良好的可测试性，需设置满足探接条件的测试点（参见图,8-30,），并注意以下内容：,SMT,组装质量检测与控制,A,探接部分的面积在,0.4mm,边长以上；,B.,相邻测试点之间的距离符合探针的最小间距（一般在,1.27mm,以上）；,C.,元器件不要盖住导电接点。,完备的数据资料。其它测试点坐标生成所需数据如下：,A,电路板外形资料；,B,基准孔资料；,C,双面装配电路板的配置资料；,D,元器件数量资料；,E,信号资料（结点表）。,SMT,组装质量检测与控制,3,、在线测试技术的特点与原理,（,1,）在线测试技术及其设备的主要特点,能及时或实时判断和确定缺陷；,能检测出绝大多数组装故障和缺陷；,测试系统包含线路分析模块、测试生成器和元器件库；,测试系统软件支持写测试和评估测试；,利用探针实现测试件的“触及”和其它件的“隔离”；,对不同的元器件能进行模型测试。,（,2,）模拟器件的在线测试原理,图,8-31,为电阻测试例，图（,a,）,示意的是无隔绝测量，流经,Rx,的电流经,R3,和,R4,分流部分电流后，其余流入安培表。测试精度取决于电流电路电阻特性，由此计算出的,Rx,的阻值可能误差很大。如图（,b,）,示意，在,R1,、,R2,、,R3,、,R4,处分别用在线测试探针接触加入隔绝点后，通过简化可得如如图（,b,）,右边图形所示等效电路图。,SMT,组装质量检测与控制,再在电流表电路中使用运算放大器取代安培表形成三端隔绝测量电路（如图,8-32,示意），利用运算放大器同向端和反向端虚短的特性，就可消除,R34,上的分流，得到：,Iammeter,=,Vout/Rf,Rx=,Vsource,/,Iammeter,在此基础上，需要的话还可以形成测量精度更高的四端、六端隔绝测量电路。,SMT,组装质量检测与控制,（,3,）数字器件测试原理,（,4,）数字器件的隔绝,SMT,组装质量检测与控制,4.4,组件功能测试技术,功能测试就是将,SMA,上的被测单元作为一个功能体，对其提供输入信号，按照功能体的设计要求检测输出信号。这种测试是为了确定,SMA,能否按照设计要求正常工作。所以功能测试最简单的方法，是将组装好的某电子设备上的专用,SMA,连接到该设备的适当电路上，然后加电压，如果设备正常工作，就表明,SMA,合格。这种方法简单，投资少，但不能自动诊断故障。,通常把功能测试分成静态和动态测试两种类型。静态测试成本低，早已广泛采用。它在固定的状态下测试,SMA,的功能。动态测试要给,SMA,加激励，以正常工作的时钟频率操作，测试其功能。不管是哪种类型的功能测试，都包括三个基本单元：加激励、收集响应以及根据标准组件的响应评价被测试,SMA,的响应。大多数功能测试仪都有诊断程序，用来鉴别和确定故障。通常采用的功能测试技术除人工分析外还有以下几种测试分析方法。,SMT,组装质量检测与控制,1,、双测试夹具或单测试夹具测试,采用双测试夹具进行功能测试时，将标准,SMA,板和被测试,SMA,板分别夹在一个测试夹具上，并同时对两块板加相同激励（通常叫伪激励），然后比较它们的响应。如果发现故障，再用手持探针，对被测,SMA,上的故障结点和测试标准板上的相应结点的响应进行比较，以便确定故障范围和类型。其原理如图,8-36,所示。,SMT,组装质量检测与控制,采用单个测试夹具的功能测试方法是，用单个测试夹具先夹在标准,SMA,板上进行测试操作，将响应存贮在存贮器中，然后再用同一夹具夹在被测试的,SMA,板上进行相应的测试操作。比较它们的响应，如发现故障，用手持探针进行测试操作。其原理如图,8-37,所示。用这种方法进行功能测试，由于测试时标准板和被测试,SMA,板之间存在一定的定时差别，会使检测出的故障不精确。另外，前一种方法采用伪随机激励，由于其固有的缺点，所以不适用于微处理器等的时序器件的测试。双测试夹具或单测试夹具测试方法属静态测试，测试成本较低。,SMT,组装质量检测与控制,2,、模拟测试,模拟测试方法采用故障模拟进行激励，其模拟器能对所推荐的激励图形计算其故障范围，从而有助于开发最佳激励。该方法应具有很强的软件功能，它根据被测,SMA,上的元器件布局和,SMA,上的元器件真值表数据库，利用计算机产生的被测,SMA,的模型，预测所选择的输人图形的正确响应，通过计算,SMA,上每个结点的逻辑状态，进行评价，发现故障。采用模拟器的功能测试技术如图,8-25,所示。这种测试仪多数采用静态测试技术，也有少数采用动态测试的系统，是最精确的功能测试方法，但是价格昂贵。因为它需要后备,SMA,和高速驱动器，以便以高速时钟频率加激励。由于并非所有器件都能模拟，所以该方法的应用受到限制。,SMT,组装质量检测与控制,SMT,组装质量检测与控制,3,、特征分析（,SA,）,测试技术,特征分析测试技术是一种动态数字测试技术，它采用针床夹具对被测,SMA,上的给定结点取数，通过检验器件输入端和输出端的特性，检查给定器件的工作是否正确。这类似于在模拟电路上用示波器观察波形的方式，采用返回跟踪进行故障检测。测试时，测试系统多路转换到被测试的每个结点上，与测试标准板的相应结点进行比较，检测,SMA,的某些特征。特性分析仪与,SMA,时钟同步，进行动态测试。其原理如图,8-39,所示。这种动态测试技术与模拟测试技术相比，测试成本较低，但由于依赖于测试标准板进行测试，所以不能精确分析故障特性。,SMT,组装质量检测与控制,4.5,在线测试应用实例,SMT,组件的返修技术,返修的基本方法,1,、返修的基本概念,表面组装自动化和组装制造工艺一直在为满足高的一次组装通过率要求而努力，但是,100%,的成品率仍然是一个可望而不可及的目标，不管工艺有多完美，总是存在着一些组装制造中无法控制的因素而产生出不良品。,PCB,组装中必须对废品率有一定的估计，且可以用返修来弥补产品组装过程中产生的一些问题。,SMA,的返修，通常是为了去除失去功能、损坏引线或排列错误的元器件，重新更换新的元器件。或者说就是使不合格的电路组件恢复成与特定要求相一致的合格的电路组件。返修和修理是两个不同的概念，修理是使损坏的电路组件在一定程度上恢复它的电气机械性能，而不一定与特定要求相一致。,SMT,组装质量检测与控制,为了完成返修，必须采用安全而有效的方法和合适的工具，所谓安全是指不会损坏返修部分的器件和相邻的器件，也指对操作人员也不会有伤害。所以在返修操作之前必须对操作人员进行技术和安全方面的培训。习惯上返修被看作是操作者掌握的手工工艺，实际上，高度熟练的维修人员也必须借助返修工具才可以使修复的,SMA,产品完全令人满意。然而为了满足电子设备更小、更轻和更便宜的要求,电子产品越来越多地采用精密组装微型元器件,如倒装芯片、,CSP,、,BGA,等。新型封装器件对装配工艺提出了更高的要求，对返修工艺的要求也在提高，此时手工返修已无法满足这种新要求。此时，更加应注意采用正确的返修技术、方法和返修工具。,2,、返修基本过程,（,1,）取下元器件。成功的返修首先是将故障位置上的元器件取走。将焊点加热至熔点，然后小心地将元器件从板上拿下。加热控制是返修的一个关键因素，焊料必须完全熔化，以免在取走元器件时损伤焊盘。与此同时，还要防上,PCB,加热过度，不应该因加热而造成,PCB,扭曲。,SMT,组装质量检测与控制,（,2,）线路板和元器件加热。先进的返修系统采用计算机控制加热过程，使之与焊膏制造厂商给出的规格参数尽量接近，并且应采用顶部和底部组合加热方式（如图,8-42,所示）。底部加热用以升高,PCB,的温度，而顶部加热则用来加热元器件，元件器加热时有部分热量会从返修位置传导流走。而底部加热则可以补偿这部分热量而减少元器件在上部所需的总热量，另外，使用大面积底部加热器可以消除因局部加热过度而引起的,PCB,扭曲。,（,3,）加热曲线。加热曲线应精心设置，先预热，然后使焊点回焊。好的加热曲线能提供足够但不过量的预热时间，以激活助焊剂，时间太短或温度太低则不能做到这一点。正确的再流焊温度和高于此温度的停留时间非常重要，温度大低或时间太短会造成浸润不够或焊点开路。温度太高或时间岵搪坊形成金属互化物。设计最佳加热曲线最常用的方法是将一根热电偶放在返修位置焊点处，先推测设定一个最佳温度值、温升率和加热时间，然后开始试验，并把测得的数据记录下来，将结果与所希望的曲线相比较，根据比较情况进行调整。这种试验和调整过程可以重复多次，直至获得理想的效果。,SMT,组装质量检测与控制,（,4,）取元器件。一旦加热曲线设定好，就可准备取走元器件，返修系统应保证这部分工艺尽可能简单并具有重复性。加热喷嘴对准好元器件以后即可进行加热，一般先从底部开始，然后将喷嘴和元器件吸管分别降到,PCB,和元器件上方，开始顶部加热。加热结束时许多返修工具的元器件吸管中会产生真空，吸管升起将元器件从板上提起。在焊料完全熔化以前吸起元器件会损伤板上的焊盘，“零作用力吸起”技术能保证在焊料液化前不会取走元器件。,（,5,）预处理。在将新元器件换到返修位置前，该位置需要先做预处理。预处理包括两个步骤：除去残留的焊料和添加助焊剂或焊膏。,除去焊料。除去残留焊料可用手工或自动方法，手工方式的工具包括烙铁和铜吸锡线，不过手工工具用起来很困难，对于小尺寸,CSP,和倒装芯片焊盘还很容易受到损伤。,SMT,组装质量检测与控制,自动化焊料去除工具可以非常安全地用于高精度板的处理（图,8-43,），有些清除器是自动化非接触系统，使用热气使残留焊料液化，再用真空将熔化的焊料吸入一个可更换过滤器中。清除系统的自动工作台一排一排依次扫过线路板，将所有焊盘阵列中的残留焊料除掉。对,PCB,和清除器加热要进行控制，提供均匀的处理过程以避免,PCB,过热。,SMT,组装质量检测与控制,助焊剂、焊膏。在大批量生产中，一般用元器件浸一下助焊剂，而在返修工艺中则是用刷子将助焊剂直接刷在,PCB,上。,CSP,和倒装芯片的返修很少使用焊膏，只要稍稍使用一些助焊剂就足够了。,BGA,返修场合，焊膏涂敷的方法可采用模板或可编程分配器。许多,BGA,返修系统都提供一个小型模板装置来涂敷焊膏，该方法可用多种对准技术，包括元件对准光学系统。,在,PCB,上使用模板是非常困难的，并且不太可靠。为了在相邻的元器件中间放入模板，模板尽寸必须很小，除了用于涂敷焊膏的小孔就几乎没有空间了，由于空间小，因此很难涂敷焊膏并取得均匀的效果。设备制造商们建议多对焊盘进行检查，并根据需要重复这一过程。有一种工艺可以替代模板涂敷焊膏，即用元器件印刷台直接将焊膏涂在元器件上，这样不会受到旁边相邻元器件的影响，该装置还可在涂敷焊膏后用作元器件容器，在标准工序中自动拾取元器件。焊膏也可以直接点到每个焊盘上，方法是使用,PCB,高度自动检测技术和一个旋转焊膏挤压泵，精确地提供完全一致的悍膏点。,（,6,）元器件更换。取走元器件并对,PCB,进行预处理后，就可以将新的元器件装到,PCB,上去了。制定的加热曲线应仔细考虑以避免,PCB,扭曲并获得理想再流焊效果，利用自动温度曲线制定软件进行温度设置可作为一种首选的技术。,SMT,组装质量检测与控制,（,7,）元器件对位。新元器件和,PCB,必须正确对淮，对于小尺寸焊盘和细问距,CSP,及倒装芯片器件而言，返修系统的放置能力必须要能满足很高的要求。放置能力由两个因素决定：精度（偏差）和准确度（重复性）。一个系统可能重复性很好，但精度不够，只有充分理解这两个因素才能了解系统的工作原理。重复性是指在同一位置放置元件的一致性，然而一致性很好不一定表示放在所需的位置上；偏差是放置位置测得的平均偏移值，一个高精度的系统只有很小或者根本没有放置偏差，但这并不意味放置的重复性很好。返修系统必须同时具有很好的重复性和很高的精度，以将器件放置到正确的位置。对放置性能进行试验时必须重视实际的返修过程，包括从元器件容器或托盘中拾取元器件、对准以及放置元器件。,（,8,）元器件放置。返修工艺选定后，,PCB,放在工作台上，元器件放在容器中，然后用,PCB,定位以使焊盘对准元器件上的引脚或焊球。对位完成后元器件自动放到,PCB,上，放置力反馈和可编程力量控制技术可以确保正确放置，不会对精密元器件造成损伤。,SMT,组装质量检测与控制,（,9,）其它工艺注意事项。小质量元器件在对流加热过程中可能会被吹动而不能对准，一些返修系统用吸管将元器件按在位置上防止它移动，这种方法在定位元器件时需要有一定的热膨胀余量。元器件对准时不能存在表面张力，该方法很容易把,BGA,类元器件放得太靠近,PCB,（,短路）或者太离开（开路）。防止元器件在再流焊时移动的一个好方法是减小对流加热的气流量，一些返修系统可以编程设置流量，按工艺流程要求降低气流量。最后喷嘴自动降低开始进行加热。自动加热曲线保证了最佳加热工艺，系统放置性能则确保元件对位准确。放置能力和自动化工艺结合在一起可以提供一个完整且一致性好的返修工艺。,返修加热方法及其返修工具,可以用三种方法对,PCB,加热，即热传导加热、热空气对流加热和辐射加热。传导加热时热源与,PCB,相接触，这对背面有元器件的,PCB,不适用；辐射法使用红外（,IR,）,能，比较实用，但由于,PCB,上各种材料和元器件对红外线吸收不均匀，故而也影响质量；对流加热被证明是返修和装配中最有效和最实用的技术。,SMT,组装质量检测与控制,1,、热空气对流加热返修,热空气对流加热方法是将热空气施加到,SMA,上要返修的器件引线焊缝处，使焊料熔化。常用两种类型的对流加热返修工具：手持便携式和固定组件式。,（,1,）手持便携式热空气返修工具。手持便携式热空气返修工具重量轻，使用方便。采用这种返修工具时，要为不同类型的,SMD,设计特殊的热空气喷嘴。操作时要精确地控制加热的空气流，使之喷流到与被返修的器件引脚相对应焊盘的位置上，而又不会使相邻器件焊缝上的焊料熔化。焊缝上的焊料熔化后，即刻用镊子夹取器件或用热空气工具将器件引脚推离焊盘，完成拆焊操作。更换新器件可用镊子进行取放操作，用普通烙铁进行焊接操作或用手持式热空气返修工具进行再流焊接操作。,SMT,组装质量检测与控制,（,2,）固定组件式热空气返修系统。固定组件热空气返修系统有通用型和专用型（如图,8-44,和,8-45,所示）,通用型用于常规元器件的返修，专业型用于,BGA,类焊点不可见元器件的返修。,SMT,组装质量检测与控制,通用型工作原理与手持式热空气返修工具相同，对应于不同的,SMD,有不同的特殊的热空气喷嘴。但是，它能半自动地用热空气喷嘴加热器件引脚,焊料熔化后能用安装在喷嘴中央并与喷嘴同轴的真空吸嘴拾取拆下的器件。这种固定式返修工具有不同的结构形式，一种结构形式是在,PCB,下面设置一个用于预热,SMA,的热空气喷嘴，以减少,SMA,所受的热冲击，避免返修引起的,SMA,故障。这种结构使要返修的组件放在两个固定的热空气喷嘴之间。还有一种结构形式是通用喷嘴固定组件式热空气返修工具。它的喷嘴可根据拆焊的元器件类型进行调整。另外，这种喷嘴设置了两种空气通孔，内侧是热空气通孔，另外，这种喷嘴设置了两种空气通孔，内侧是热空气通孔，外侧是冷空气通孔（小孔），这种喷嘴结构可有效地防止邻近器件引脚焊接部位受热。,2,、传导加热返修,传导加热返修工具也可以分为手持式和固定组件式两种类型。这种返修工具与热棒再流焊接工具完全相同。但它用的热靴制造精度和拆焊操作要求都很严格，因为拆焊时要求热靴端能与器件的所有引脚焊接部位均匀地同时接触，还要防止和相邻器件引线接触，所以返修操作必须十分小心。,SMT,组装质量检测与控制,8.5.3,装有,BGA,器件的,SMA,返修工艺,BGA,器件具有高的,I/O,数量、易于,SMA,产品的小型化等优点，应用越来越广泛。但由于其焊点阵列面在器件下面不可见，返修操作比较困难，必须借助专用返修设备和返修工具进行。,装有,PBGA,器件的,SMA,返修工艺包含,BGA,拆除、重新补加焊料球、再焊接几个主要内容。,1,、,BGA,器件拆除,将,BGA,器件从,SMA,上拆除可采用专用夹具嵌抱器件后加热至共晶合金焊料融化时取下,BGA,器件，也可采用喷嘴式热风通用返修工具进行加热。采用专用夹具加热的特点是对器件整体的加热温度均匀，操作时间短，易于控制，不易损坏器件。采用喷嘴式热风加热时，易形成,BGA,器件局部受热温度过高现象，操作较难，容易损坏器件。为使,BGA,器件整体均匀受热，加热过程中应控制热风喷嘴在,BGA,器件上有规律移动或旋转。,BGA,器件从,SMA,上拆除后，有部分焊料或焊料球将保留在,PCB,上，部分被,BGA,器件携带，若是,PBGA,器件，还会拉成丝状。为此，必须对它们进行清理和焊料球修复或补加。,SMT,组装质量检测与控制,2,、焊料球修复,BGA,器件的焊料球修复一般可采用三种方法。一种是预成形法，该方法将已备焊料球嵌入水溶基焊剂中，将,BGA,面向下通过再流焊接实现，修复成本较高。另一种方法是模仿原始制造技术，即在,BT,（,bismaleimide,triazine,）,玻璃基板上印刷焊膏及将焊料球自动填加到面向下的,BGA,上的厚模板中，修复成本比预成形法低。但当焊料球过多时，应拆除模板进行再流焊接。第三种方法是焊膏印刷法，成本较低，它使用专用模板在,BGA,器件上印刷焊膏，用温控热风加热再流，再流过程中模板保留在器件上，能保证焊料球可靠定位，再流焊后再取下模板。模板一般采用冷轧不锈钢板制成，可重复使用。,3,、返修焊接,返修焊接前对,PCB,焊盘进行清理，重新印刷焊膏，贴上,BGA,器件后进行再流焊接。装有,CBGA,器件的,SMA,返修比装,PBGA,器件的,SMA,返修简单，由于,CBGA,器件的焊料球是非坍塌高温焊料球，拆卸后可重复利用，但其前提是不损坏。为此，,CBGA,器件在拆除和清理加热过程中要特别注意温度控制，不能形成高温再流。,SMT,组装质量检测与控制,器件加热（或称顶部加热）一般采用对流热气喷嘴（图,8-46,示意），仔细控制顶部加热使器件均匀受热是极为重要的，特别是对小质量器件尤为关键。还有很重要的一点是要避免返修工位附近的元器件再次回焊，吸嘴喷出的热气流必须与这些元器件隔离，可以在返修工位周围的元器件上放一层薄的遮板或者掩膜。掩膜技术相当有效，不过比较麻烦费时。,SMT,组装质量检测与控制,