大批量生產(chǎn)環(huán)境中無鉛實(shí)現(xiàn)對測試的影響

圖4：AOI捕獲的無鉛缺陷照片

自動(dòng)X射線檢測的缺陷譜

　　檢測的下一個(gè)環(huán)節(jié)是X射線機(jī)。缺陷譜如圖5所示，其中無鉛電路板具有更高的開路缺陷比率。在無鉛電路板和錫鉛電路板中都看到了開路缺陷，因此缺陷譜沒有明顯變化。無鉛電路板中的開路缺陷略微提高，可能是由于空洞 產(chǎn)生，發(fā)現(xiàn)的缺陷明確表明了這一點(diǎn)。圖．6提供了部分無鉛缺陷焊點(diǎn)的X射線圖像。

圖5：自動(dòng)X射線檢測的缺陷譜

圖6：X射線捕獲的無鉛缺陷焊點(diǎn)照片

　　切換到無鉛工藝時(shí)，焊點(diǎn)尤其是BGA焊點(diǎn)中的空洞明顯大幅提高的情況非常典型。無鉛回流曲線溫度越高，大塊焊料中發(fā)生氣體逃逸的概率就越高，如在BGA焊球中。但是，測試結(jié)果沒有表明無鉛電路板中存在更加明顯的空洞缺陷，這可能是由于板上BGA封裝尺寸較小和無鉛電路板的加工數(shù)量較多。

　　無鉛工藝另一個(gè)可能的缺陷癥狀是，電鍍通孔器件(PTH)的孔壁潤濕不足，填充不夠，焊料潤濕填充孔內(nèi)的情況達(dá)不到通孔器件焊接的填充要求，如IPC或內(nèi)部質(zhì)量規(guī)范的要求。由于這些電路板上沒有PTH器件，因此我們不能明確是否會因?yàn)橛捎跓o鉛而導(dǎo)致缺陷的提高。

功能測試的缺陷譜

圖7：功能測試的缺陷譜

　　電氣性能測試策略有功能測試和ICT。這些產(chǎn)品不要求ICT，ICT需要考察的是探針測試效率和測試焊盤／過孔的可靠性。

　　功能測試環(huán)節(jié)最高的缺陷類型是元器件失效，這和切換無鉛工藝無關(guān)。電路開路與裸基板有關(guān)。功能測試環(huán)節(jié)還檢測到前面測試環(huán)節(jié)未發(fā)現(xiàn)的連錫和短路缺陷。

全流程整個(gè)測試線路的缺陷譜

　　在考察各個(gè)測試環(huán)節(jié)后，最好從全流程考察整個(gè)缺陷譜，如下面的圖8所示，它由數(shù)千個(gè)電路板加工的缺陷數(shù)據(jù)組成。在無鉛工藝中，立碑明顯是最大的缺陷。缺陷譜可能會變化，因?yàn)樗Q于許多因素，如電路板復(fù)雜程度和不同SMT工藝流程。

圖8：金流程的整個(gè)缺陷譜(不包括AXI)

無鉛工藝的測試和檢測設(shè)備

　　在切換無鉛工藝時(shí)，需要重新考察現(xiàn)有測試設(shè)備的部分性能參數(shù)。本文將以X射線系統(tǒng)為參考考察部分參數(shù)。

測量變化

　　其中一個(gè)基本問題是在從錫鉛焊料切換無鉛焊料時(shí)，是否會有任何測量變化。下面的圖9提供了不同封裝焊點(diǎn)的X射線圖像，包括無鉛焊點(diǎn)及等量的錫鉛焊點(diǎn)?？梢钥闯?，肉眼看到的差異并不明顯。

圖9：無鉛焊點(diǎn)與錫點(diǎn)不同X射線圖像比較

　　在X射線測試中，焊點(diǎn)在檢波板投射了不同灰度的“陰影”。這些灰度等級通過查表方式轉(zhuǎn)換成與相應(yīng)焊點(diǎn)相匹配的焊料厚度。無鉛合金生成的焊點(diǎn)灰度要淺，導(dǎo)致厚度測量結(jié)果的降低。因此，為保證測試結(jié)果正確性，需要?jiǎng)?chuàng)建新的無鉛查表以代替普通的錫鉛查表。

表4：使用不同查表的無鉛焊點(diǎn)的測量差異

　　上面的表4說明了采用兩種不同查表的兩類無鉛焊點(diǎn)(翼型和BGA)的測量值差異，其差異范圍在16～21％之間。因此，為了獲得正確的測量數(shù)據(jù)，必須使用正確的查表類型。

焊點(diǎn)形狀變化

　　3DX射線能夠檢測焊點(diǎn)形狀的任何變化，提供了可供比較的數(shù)據(jù)。焊點(diǎn)外形可表現(xiàn)焊點(diǎn)形狀的變化，這可從收集到的灰度值數(shù)據(jù)推斷得出?？疾斓娜惼骷愋秃更c(diǎn)是BGA、翼型引腳器件和片式電阻元戶。

圖10：BGA焊點(diǎn)外形

　　圖10顯示了BGA焊點(diǎn)外形(藍(lán)色)，它從X射線圖像中的球直徑推導(dǎo)得出。它定義了搜索區(qū)域(黃色)，其內(nèi)部的灰度值繪制為焊點(diǎn)外形，這可以用于不同的球切片高度。在任何不同切片上，未發(fā)現(xiàn)無鉛BGA和錫鉛BGA在外形上發(fā)生了任何變化。