SMT貼片作為PCBA加工的核心環(huán)節(jié)，其焊接質(zhì)量直接影響著電子產(chǎn)品的性能與可靠性。球柵陣列（BGA）和四方扁平無引腳封裝（QFN）憑借其出色的電氣性能和緊湊的封裝形式，在各類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，但它們的焊接質(zhì)量檢測(cè)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法在面對(duì) BGA 和 QFN 封裝時(shí)存在一定局限性，而 X-Ray 檢測(cè)技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為了 BGA 和 QFN 焊接質(zhì)量分析的有效手段。
一、PCBA加工與SMT貼片概述
PCBA加工涵蓋了從印刷電路板（PCB）制造到元器件貼裝、焊接以及測(cè)試等一系列復(fù)雜流程。SMT貼片則是將表面貼裝元器件（SMD）通過自動(dòng)化設(shè)備精確地貼裝到PCB表面，并經(jīng)過回流焊等工藝實(shí)現(xiàn)可靠焊接的過程。在SMT貼片工藝中，焊接質(zhì)量受多種因素影響，如焊膏質(zhì)量、貼裝精度、焊接溫度曲線等。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生，進(jìn)而影響整個(gè)PCBA的性能。
隨著電子產(chǎn)品集成度的不斷提高，BGA 和 QFN 等封裝形式逐漸成為主流。BGA 封裝通過在封裝底部排列球狀引腳實(shí)現(xiàn)電氣連接，具有引腳間距小、引腳數(shù)量多、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)；QFN 封裝則以其無引腳設(shè)計(jì)、體積小、寄生電感和電容低等特性，在對(duì)空間和性能要求較高的電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。然而，這兩種封裝形式的焊點(diǎn)都隱藏在器件下方，無法通過目視或普通光學(xué)檢測(cè)手段直接觀察，給焊接質(zhì)量檢測(cè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。
二、X-Ray 檢測(cè)技術(shù)原理
X-Ray 檢測(cè)技術(shù)基于 X 射線的穿透特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的檢測(cè)。當(dāng) X 射線穿透被檢測(cè)物體時(shí)，由于不同物質(zhì)對(duì) X 射線的吸收程度不同，在探測(cè)器上會(huì)形成灰度不同的圖像。通過對(duì)這些圖像進(jìn)行分析，就可以清晰地觀察到物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷情況。
在 PCBA加工的BGA和QFN焊接質(zhì)量檢測(cè)中，X-Ray 檢測(cè)設(shè)備主要由 X 射線源、樣品臺(tái)、探測(cè)器和圖像分析軟件等部分組成。X 射線源產(chǎn)生的 X 射線穿透PCB和元器件，被探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過處理后形成數(shù)字圖像。圖像分析軟件則對(duì)獲取的圖像進(jìn)行處理和分析，幫助檢測(cè)人員識(shí)別焊點(diǎn)的形態(tài)、尺寸以及是否存在空洞、橋連等焊接缺陷。
三、X-Ray檢測(cè)在BGA焊接質(zhì)量分析中的應(yīng)用
（一）焊點(diǎn)形態(tài)觀察
BGA封裝的焊點(diǎn)位于器件底部，傳統(tǒng)檢測(cè)方法難以觀察其真實(shí)形態(tài)。X-Ray檢測(cè)可以清晰地呈現(xiàn)BGA焊點(diǎn)的三維結(jié)構(gòu)，檢測(cè)人員能夠直觀地看到焊點(diǎn)的高度、形狀以及與焊盤的連接情況。通過對(duì)焊點(diǎn)形態(tài)的分析，可以判斷焊接工藝是否合理，如焊點(diǎn)是否飽滿、圓潤(rùn)，有無拉尖、虛焊等問題。
（二）空洞檢測(cè)
空洞是BGA焊接中常見的缺陷之一，它會(huì)影響焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和散熱性能，降低電子產(chǎn)品的可靠性。X-Ray檢測(cè)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出BGA焊點(diǎn)內(nèi)部的空洞，通過對(duì)空洞的大小、數(shù)量和分布情況進(jìn)行分析，評(píng)估其對(duì)焊接質(zhì)量的影響程度。檢測(cè)人員可以根據(jù)空洞檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整焊接工藝參數(shù)，如焊膏印刷量、回流焊溫度曲線等，以減少空洞的產(chǎn)生。
（三）橋連檢測(cè)
BGA封裝引腳間距小，容易出現(xiàn)橋連現(xiàn)象，導(dǎo)致電氣短路。X-Ray檢測(cè)能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)出BGA引腳之間的橋連缺陷，通過對(duì)橋連位置和程度的分析，確定問題的根源，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)，如優(yōu)化貼裝精度、調(diào)整焊膏厚度等。
四、X-Ray 檢測(cè)在 QFN 焊接質(zhì)量分析中的應(yīng)用
（一）焊腳潤(rùn)濕情況檢測(cè)
QFN封裝的焊腳位于器件四周，其潤(rùn)濕情況直接影響焊接質(zhì)量。X-Ray檢測(cè)可以清晰地顯示QFN焊腳與PCB焊盤之間的焊接界面，檢測(cè)人員能夠判斷焊腳是否完全潤(rùn)濕，有無虛焊、冷焊等問題。通過對(duì)焊腳潤(rùn)濕情況的分析，可以優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，提高焊接質(zhì)量。
（二）焊點(diǎn)厚度測(cè)量
QFN焊點(diǎn)厚度對(duì)其電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度有著重要影響。X-Ray檢測(cè)可以精確測(cè)量QFN焊點(diǎn)的厚度，檢測(cè)人員可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果，判斷焊點(diǎn)厚度是否符合設(shè)計(jì)要求。如果焊點(diǎn)厚度不均勻或不符合標(biāo)準(zhǔn)，可及時(shí)調(diào)整焊接工藝，確保焊點(diǎn)質(zhì)量。
（三）內(nèi)部缺陷檢測(cè)
雖然QFN封裝相對(duì)BGA封裝結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但在焊接過程中仍可能出現(xiàn)內(nèi)部裂紋、氣孔等缺陷。X-Ray 檢測(cè)能夠穿透QFN封裝，檢測(cè)其內(nèi)部是否存在這些缺陷，為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供有力保障。
五、X-Ray檢測(cè)在PCBA加工中的優(yōu)勢(shì)與局限性
（一）優(yōu)勢(shì)
- 非破壞性檢測(cè)：X-Ray檢測(cè)不會(huì)對(duì)PCBA和元器件造成任何損傷，可以在不破壞產(chǎn)品的前提下，對(duì)BGA和QFN焊接質(zhì)量進(jìn)行全面檢測(cè)，適用于批量生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。
- 高分辨率成像：現(xiàn)代X-Ray檢測(cè)設(shè)備具有較高的分辨率，能夠清晰地呈現(xiàn)焊點(diǎn)的細(xì)微結(jié)構(gòu)和缺陷，有助于檢測(cè)人員準(zhǔn)確判斷焊接質(zhì)量問題。
- 檢測(cè)效率高：X-Ray檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)快速掃描和自動(dòng)分析，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)大量PCBA的檢測(cè)，提高生產(chǎn)效率。
- 數(shù)據(jù)可追溯性：X-Ray檢測(cè)過程中產(chǎn)生的圖像和數(shù)據(jù)可以進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，便于后續(xù)的質(zhì)量追溯和工藝改進(jìn)。
（二）局限性
- 設(shè)備成本高：X-Ray檢測(cè)設(shè)備價(jià)格昂貴，前期投入較大，對(duì)于一些小型企業(yè)來說可能存在資金壓力。
- 對(duì)檢測(cè)人員要求高：X-Ray檢測(cè)需要專業(yè)的操作人員進(jìn)行圖像分析和結(jié)果判斷，檢測(cè)人員需要具備一定的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，否則可能會(huì)出現(xiàn)誤判或漏判的情況。
- 無法檢測(cè)某些缺陷：X-Ray檢測(cè)對(duì)于一些表面輕微的劃痕、氧化等缺陷檢測(cè)效果不佳，需要結(jié)合其他檢測(cè)方法進(jìn)行綜合檢測(cè)。
六、結(jié)論
在PCBA加工中，BGA和QFN焊接質(zhì)量對(duì)于電子產(chǎn)品的性能和可靠性起著關(guān)鍵作用。X-Ray檢測(cè)技術(shù)憑借其獨(dú)特的原理和優(yōu)勢(shì)，能夠有效地對(duì)BGA和QFN焊接質(zhì)量進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊點(diǎn)形態(tài)、空洞、橋連等各類焊接缺陷。盡管X-Ray檢測(cè)存在一定的局限性，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和設(shè)備成本的逐漸降低，它在PCBA加工中的應(yīng)用將越來越廣泛。在實(shí)際生產(chǎn)中，企業(yè)應(yīng)充分發(fā)揮X-Ray檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合其他檢測(cè)方法，建立完善的焊接質(zhì)量檢測(cè)體系，不斷優(yōu)化PCBA加工工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，以滿足電子產(chǎn)品不斷發(fā)展的需求。
因設(shè)備、物料、生產(chǎn)工藝等不同因素，內(nèi)容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識(shí)，歡迎訪問深圳smt貼片加工廠-1943科技。
2024-04-26
