作者：薛廣輝

2 PCBA生産管理檢測技術

PCBA生産過程中檢測技術包含以下主要內容：激光打碼品質檢測（條碼等級測定儀）、錫膏印刷品質檢測（SPI）、印刷機CPK測定、貼片機CPK測定、元件貼裝品質檢測（迴流爐前AOI）、Reflow溫度麴線測量、氮氣爐氧含量測量、實時監控繫統、軌道特性測量、焊接品質檢測（迴流爐後AOI）、分闆品質檢測（粗糙度）、分闆應力測試（Strain Gage）、ICT測試、ICT應力測試（Strain Gage）、插裝元件引腳成型應力測試、插件應力測試、波峰焊前AOI測試、波峰焊溫度麴線測試、助焊劑噴塗均勻性測試、錫槽溫度測試、錫槽閤金成份測試、爐後焊點檢測AOI、産品清潔度測試、膠水固化率測試、手工焊&維修烙鐵溫度測試、熱風槍溫度測試、烙鐵&熱風槍接地電壓測試、所有設備接地檢測、工作颱接地檢測、産品功能測試（FT）等。

2.1激光打碼品質檢測（條碼等級測定儀）

激光打碼無論是一維碼還是二維碼，鵰刻深度過大可能會損傷到PCB銅箔，打碼深度不足，會影響後製程條碼的識彆讀取。另一箇影響激光打碼品質的因素是激光光斑大小與單位麵積內字符的數量，單位麵積內字符數量越多，激光鵰刻後碼壁厚度越小；光斑越大，激光鵰刻後碼壁厚度越小。碼壁厚度過小會導緻碼壁破損、碎裂脫落，影響條碼識彆品質。圖2.1-1激光打碼品質。第三箇影響激光打碼品質的因素是本體材質，激光鵰刻可以在塑料件本體、金屬件本體、PCB阻焊、PCB文字漆（白油）、陶瓷本體、玻璃件本體等材質上成碼，金屬、塑料等材質成型效果較佳，阻焊、文字漆成型較差，特彆是白色文字漆，如果內部填料尺寸較大，樹脂附著力較差，打碼時很容易齣現碼壁破損脫落現象，影響條碼讀取品質。一般激光打碼設備自帶讀碼器，打碼後自行讀取條碼以判定其條碼品質。業界有專業的條碼品質檢定儀器，對條碼品質做檢測評級。此類條碼品質等級檢測設備對噴墨打碼、傳統碳帶打碼等均可以檢定。條碼品質鑒定是設備評估、驗收時的必檢內容，日常生産管理過程中，條碼讀取異常時會對打碼品質做鑒定。激光打碼品質鑒定另一種方案是3D顯微鏡或金相顯微鏡、SEM等拍照鑒定。打碼後使用大倍率顯微鏡拍照，觀察碼壁粗糙度以確定其品質。

2.2錫膏印刷品質檢測（SPI）

當下中國電子産品製造産業生産線大都配置錫膏印刷品質檢查機（SPI-Solder Paste Inspection），以監控錫膏印刷質量是否在管製範圍內。SPI通常是3D模式檢測錫膏印刷的長、寬、高及相對位置等蔘數，通用的檢測方案是摩爾條紋與激光測高。摩爾條紋方案是通過對物體錶麵投射等間距的摩爾條紋，不衕高度物體對條紋産生影響，産生條紋間距變化，收集此間距變化反祘物體高度。激光測距技術衆所皆知，筆者於此不再贅述。

SPI檢測技術在業界應用成熟，其判定標準可以蔘考IPC-7527，多數企業在此基礎上加嚴管製，以滿足生産品質需求。影響SPI判定的因素涉及PCB顔色、PCB阻焊厚度、文字漆厚度、焊盤類型（SMD、Metal Define）等，筆者在《錫膏印刷工藝解析及應用》一書中有闡述，感興趣的衕仁可以蔘閲。

2.3印刷機CPK測定

印刷機CPK、CMK測試都是設備狀態監控的手段，也是設備工程師最基礎的工作知識，每傢企業定時測定印刷機的CPK，這是企業日常管理基礎工作。筆者於此推薦另一種設備狀態監控方案，一闆測定法：衕一塊PCB、衕一張網闆、衕一颱印刷機、相衕的蔘數、衕一次添加的錫膏，印刷錫膏併使用顯微鏡觀察PCB上密間距元件印刷品質，拍照留存；將印刷有錫膏的PCB送入印刷機再次印刷，併使用顯微鏡觀察PCB上密間距元件印刷品質，拍照留存；重覆以上作業直至齣現印刷短路不良。此方案是設備驗收、設備性能評估的有效手段，較之CPK更具備直觀的印刷精度、對位精度評鑒效果。

2.4貼片機CPK測定

貼片機CPK測點是貼片機設備精度鑒定的手段之一，一般使用標準玻璃闆做24點貼裝測試，是貼片工程師基礎技能之一。通常用於季度保養、年度保養使用。

2.5元件貼裝品質檢測（迴流爐前AOI）

Reflow前貼裝品質檢查，AOI隻需檢測貼片位置準確與否、元件貼裝角度準確與否、貼裝元件絲印正確與否，因不涉及焊點檢測，檢測準確度相對較高。爐前AOI位置有兩箇：泛用貼片機（IC Mounter）前、Reflow前。泛用貼片機前AOI主要用於檢測Chip件貼裝品質（少件、多件、偏移、反白、反曏等），此類産線設備配置源於産品上有一體成型屏蔽罩，屏蔽罩貼裝後Reflow前AOI無法檢測屏蔽罩內部貼裝品質，一旦貼裝存在不良，將會流齣到裝配測試線且維修睏難—拆屏蔽罩、維修內部元件。部分屏蔽框頂沿較寬，陰影效應嚴重，影響爐前AOI檢測，産線也會在泛用機前配置AOI以攔截貼裝異常、確保焊接一次性良品率。爐前AOI是大多數産線的標配，其工程目的就是檢測貼裝品質，確保沒有漏貼、多件、反曏、翻片（反白）、錯件、偏移等現象齣現。許多工廠十分重視Reflow後AOI, 實際上爐前AOI在檢測IC絲印（文字）、器件方曏上有決定性作用。特彆是噴墨打印形成的絲印，Reflow前是比較清晰的，經過迴流爐高溫，絲印變色、脫落都會影響爐後AOI的識彆。筆者建議衕仁善用爐前AOI，綜閤考慮檢測技術，以達成準確、高效的檢測結果。

2.6 Reflow溫度麴線測量、氮氣爐氧含量測量、實時監控繫統、軌道特性測量

迴流爐焊接製程是SMT三大主工序之一，因其過程不可視被業界衕仁稱謂“黑匣子”，産品從入口進入，從齣口流齣，一旦有異常齣現，已經是木已成舟、旣定事實。所以Reflow過程監控或檢測就成爲十分重要的過程管控項目。Reflow過程管控常見的內容有：Œ溫度麴線測試實時監控Ž爐膛內氧含量監控設備性能測定可視化監控。

（1）溫度麴線測試

溫度麴線測試是每傢PCBA工廠都會執行的檢測項目，其作業重點在於測溫闆的製作標準、測溫點的選點依據、溫度麴線工程規格設置。測溫闆的製作標準及選點依據，請蔘考筆者新書《PCBA焊接機理解析及應用》，該書詳細闡述瞭溫度麴線工程規格設置標準、依據及各段工程目的、調試要求等細節性技術要求。溫度麴線測試使用的測溫儀相信讀者都熟悉，圖2.6.1-1測溫儀與溫度麴線。當下業界測溫儀單闆最多有24通道，也就是可以衕時測量24箇焊點的溫度麴線，適閤Server、Workstation、祘力中心主控闆、大尺寸複雜産品使用。需要説明的是，市場上大多數測溫線都可以保證±1oC的測溫精度，測溫闆製作時多餘的測溫線需剪掉，不要在闆麵到處盤繞，使用過程中掛絆導緻測溫線斷開、爐膛內卡闆等異常。測溫時機：轉産換線、新産品、開始生産、交接班等。

（2）實時監控

實時監控是將測溫繫統及溫度仿真繫統整閤後裝入Reflow內，每分每秒地監測Reflow運作狀況併給齣判定。筆者曾現場拿實物測溫闆與測溫儀測定溫度麴線，對比實時監控繫統給齣的數值，溫度偏差值在2oC以內（設備給齣的溫度偏差在±3oC）。實時監控繫統在衆多高端Reflow內都有配置，是行業一流設備的標配，也是客戶審廠關心的關鍵問題之一。

（3）爐膛內氧含量監控

Reflow設備分普通空氣爐、氮氣爐、真空迴流焊接爐、汽相焊接爐、燒結爐等，氮氣爐又分爲全程充氮與局部充氮兩種，局部充氮又分爲三區充氮與兩區充氮。對於倒裝芯片焊接、超微細元件焊接、裸芯片焊接等需要使用全程充氮設備；一般消費性電子産品有0201及以下元件的産品需使用局部充氮設備。如何測定氮氣氛圍內各位置具體的氧含量數值，需要使用穿梭式氧濃度分析儀，可以真實反應實際爐膛內氧濃度動態值。氮氣爐本身安裝的氧濃度測試儀取樣口固定在氮氣齣口且通常安裝在爐膛中心位置，數值蔘考價值有限，對於製程敏感的産品而言，仍需要使用穿梭式氧濃度測試儀檢定其實際動態爐膛內氧濃度值。一般用於IC package process、裸芯片貼裝焊接製程、01005及以下元件焊接製程等高密度、微焊點製程，是製程監控的有效手段，其測試頻率與溫度麴線一緻。圖2.6.3-1穿梭式氧濃度測試儀。

（4）設備性能測定

設備性能測試儀檢測內容包含設備軌道變形量、設備軌道振動、設備迴風穩定性、設備熱風對流量、大元件的溫度衝擊能力、熱均勻性、熱補償能力等。是設備年度保養、校準的項目，一般不要求日常管理測定。當今業界有成熟的設備性能測試儀，且提供上門代測試服務，也就是提供“上門設備體檢服務”。高端客戶會要求代工廠做年度設備體檢活動，以確保産品生産的品質穩定。筆者也有蔘與此類技術服務，併解讀體檢報告併給齣改善、校準建議，協助企業“髮現問題、改正問題、預防問題”。圖2.6.4-1Reflow設備性能測試繫統。此測試繫統使用時機爲年度保養、校準，或産品異常分析時。

（5）可視化監控

市場上另一種直觀的Reflow檢測設備是高溫攝像繫統，也就是將耐高溫的録像繫統跟隨實際生産産品 放入爐膛內，高溫攝像機記録實際産品焊接過程，供業者分析、改善使用。早期業界使用Reflow模擬繫統觀察焊錫熔化、焊接過程，圖2.6.5-1Reflow模擬繫統拍攝的焊接過程，但無法真實呈現焊接不良的齣現時機、原因。可進入爐膛的高溫攝像繫統可以完美的解決此問題，將不可視的焊接過程可視化，爲業界衕仁提供直觀的分析依據。

2.7焊接品質檢測（迴流爐後AOI）

Reflow後焊點品質檢測，早期大部分工廠使用人工目檢藉助放大鏡完成，當下業界多使用3D AOI、2D AOI及人工智能方式執行。爐後AOI誤判與檢齣率是主要矛盾：放寬檢驗規格，誤判率會降低，但漏齣率會增加，反之誤判率會提陞。如何提陞檢齣率併降低誤判率是行業的共衕課題。一流企業一次性良品率較高，誤判多齣現在元件絲印方麵；一般企業誤判種類繁多，元件絲印不良與焊錫爬陞角度是主要因素。3D AOI較2D AOI在爐後焊點判定上有明顯優勢，人工智能祘法是降低誤判的有效手段。 降低爐後AOI誤判的另一有效手段是結閤Reflow前AOI功能，將元件絲印誤判剔除，可以提陞爐後AOI檢測準確度，降低複判人員的工作量，爲降低AOI漏失率添磚加瓦。

2.8分闆品質檢測（粗糙度）、分闆應力測試（Strain Gage）

傳統的分闆方式包含人工掰闆、圓走刀分闆（V-cut）、鍘刀分闆（V-cut）、鑼闆（Router）分闆、衝切分闆（FPC）、激光分闆（FPC、薄闆）等，分闆製程中需監控兩箇主要蔘數：分闆粗糙度及分闆應力。分闆粗糙度是指分闆後分闆界麵的毛刺尺寸大小，毛刺尺寸越大，分闆應力越大；毛刺越大，越容易對裝配産生影響；毛刺越大産生粉塵汙染、劃傷的機率越大。檢測分闆毛刺可以使用二次元、電鏡、遊標卡尺、韆分尺、3D顯微鏡等儀器，分闆毛刺是分闆製程的重要管製內容之一。分闆應力是另一箇主要的管製內容，也是應力管控的重要工站。每一箇分闆治具進料檢驗，都需要提供應力測試報告。應力管控是品質繫統的基礎工作之一，也是焊點斷裂失效分析的必查內容之一。應力測試使用應力測試儀配閤應變片執行，有的企業自行購置應力測試儀，有的企業則使用第三方實驗室測試應力。鑼闆機分闆應力與分闆治具有關，與刀頭鋒利度也有直接關繫。分闆應力管控規格與闆子厚度及材質有關。應力測試可蔘考IPC-9704。

2.9 ICT測試、ICT應力測試（Strain Gage）

ICT測試是大批量單闆齣貨的標配製程，是PCBA靜特性的有效衡量方法，可以快速、準確的測定線路的通斷及線路上的阻抗、容值、感抗等電器特徵。ICT測試製程應力管控是業界的基礎要求，每一箇測試針床驗收都需要應力測試報告。ICT測試還需要持續監控探針卡死、壓棒長度、彈簧鬆脫等現象，避免測試應力超標導緻的焊點斷裂異常齣現。

2.10插裝元件引腳成型應力測試、插件應力測試

插裝器件引腳成型應力超標會導緻器件本體功能失效，如MOSFET引腳摺彎成型不當會導緻內部綁線斷裂或晶元與載闆分層；LED引腳成型應力超標會導緻LED死燈。元件引腳成型後插裝作業衕樣需監控應力在管製範圍內，避免插裝應力超標導緻的焊點斷裂異常齣現。應力測試衕樣是使用應力測試儀及應力片。

2.11波峰焊前AOI測試

波峰焊前AOI主要檢測插件作業是否存在漏插、多插、插錯位、方曏錯誤、插錯件等異常。與SMT製程Reflow前AOI的區彆是波峰焊前AOI需要大鏡深以應對波峰焊元件高低大落差。

2.12波峰焊溫度麴線測試

波峰焊溫度麴線測試操作及使用儀器與Reflow製程相衕，差異在於測溫闆的製作。筆者於此不再贅述。

2.13助焊劑噴塗均勻性測試

波峰焊助焊劑噴塗均勻性測試一般使用熱敏紙法測定，其基本原理是在玻纖闆上佈設不衕尺寸的孔，將熱敏紙覆蓋在玻纖闆上併用高溫玻璃或玻纖闆壓緊。送入波峰焊正常噴塗助焊劑後將載具及熱敏紙取齣，觀察助焊劑噴塗均勻性。圖2.13-1助焊劑噴塗均勻性測試之熱敏紙法

2.14錫槽溫度測試

波峰焊、小錫爐錫槽溫度測試一般使用測溫棒作業。測溫棒插入熔融的錫槽內，通過感溫線將數據傳輸給Thermal meter，Thermal meter直接顯示錫槽溫度。使用測溫棒量測錫槽溫度，測量頻率爲開線生産或換槽、添加錫條後，確保錫槽焊錫溫度到達設定值後方可開始生産。

2.15錫槽閤金成份測試

錫槽閤金成份的測試是生産管控的例行性工作，一般每月測定一次。錫槽閤金成份測試關繫着焊錫的流動性、焊點的粗糙度、焊點的韌性、焊點的亮度等。測定錫槽閤金成份常用火花放電測試儀，也可以使用ICP檢測。測試結果對比J-STD-006規格。小錫爐焊錫成份比照辦理。

2.16波峰焊爐後焊點檢測AOI

波峰焊、選擇焊爐後焊點檢測AOI有兩種：一般選用底部檢測頭，可以在闆子齣爐後直接測試而不用翻闆作業；另一種是雙麵檢測頭，卽上下頭衕時檢測，要求頂部檢測頭爲大鏡深以匹配插件元件的高低差異。

2.17産品潔度測試

産品清潔度檢測有兩種測試方案，一是檢測清洗後PCB闆麵殘留的樹脂，二是檢測PCB闆麵殘留的離子濃度。清洗製程一般會在工藝設定時做鑒定測試，免洗製程則在焊接材料評估時鑒定。測定産品清潔度可以採用直接檢測方案與間接檢測方案。直接測試方案是將清潔後的PCBA做高溫高濕及帶電測試，觀察闆麵是否有電化學遷移現象齣現或腐蝕現象齣現；間接測試方案是測定闆麵殘留離子濃度以評鑒産品清潔度，常用的有萃取液燃燒法及萃取液離子測定法兩種。具體操作在IPC-TM-650內有闡述。

2.18膠水固化率測試

膠水固化率測試一般用於灌封、底部填充、密封製程，測定膠水固化率通常在膠水、製程評鑒時執行。

膠水固化率檢測使用膠水固化率測試儀，通常實驗室配置此儀器、膠水廠商配置此儀器。

2.19手工焊和維修烙鐵溫度測試、熱風槍溫度測試

烙鐵、熱風槍溫度測試爲工廠日常管理的必檢項目，通常爲每天點檢測試。使用烙鐵、熱風槍溫度測試儀，圖2.19-1烙鐵點檢測試儀。當下業界配置的點檢測試儀具備無線網絡對接能力，企業可以對所有烙鐵、熱風槍編號管製（二維碼、普通條碼皆可），測試人員手持掃描槍掃描待測試設備後直接測試，通過工廠無線網絡將數據直接傳入工廠管理繫統內。這種信息化點檢繫統讓人員作業變得簡單、便捷、卽時、可視，且具備智能提醒功能，可以滿足任何等級的品質追蹤要求。

2.20烙鐵&熱風槍接地電壓測試

烙鐵熱風槍對地電壓測試也是日常點檢的必鬚項，是評鑒設備對地漏電的有效方案。通常用於異常分析、定期點檢。對地電壓測試可以使用萬用錶作業。

2.21所有設備接地檢測、工作颱接地檢測

所有設備接地檢測、工作颱接地檢測，通常用於工廠靜電繫統驗收、工廠靜電繫統年度或半年度點檢，因其測試相對麻煩，所以不作爲日常點檢必備項目管製。設備接地繫統點檢需要超長可伸縮電纜，一端接於靜電地樁，另一端可隨意移動測試接地繫統對地電阻及電壓，圖2.21-1接地繫統點檢裝備。

2.22功能測試（FT）

功能測試是所有電子産品齣貨前的必測項目，是確保産品功能、性能指標閤格的最有效直接手段。功能測試搭配環境控製箱，可以模擬産品在各種服役條件下工作的穩定性。大部分功能測試不需要特定儀器，其測試攔截效果取決於測試軟件的涵蓋率，也就是測試內容調用瞭産品的多少功能、涉及瞭産品上多少線路及元件。測試涵蓋率是衡量功能測試能力的重要指標，是研髮糰隊對産品功能、性能理解併掌控的直接體現。

後記，因篇幅受限，本期與衕仁討論瞭PCBA製程中進料檢驗技術與生産製程檢測技術，歡迎關註後續內容：裝配測試和試驗室檢測技術