电路板品检的用途

一、内视镜检查

图1 、现行各式组装其板迴焊品质检查机的操作与画面呈现情

BGA/CSP 各种内外球脚经锡膏熔焊后之品质如何，无法沿用俯视放大或显微的方式进行检查，但却可改採旁射光源与侧视放大的做法，逐一检查腹底内外銲点的表面品质。当光源与镜头只沿著週边外缘扫视者，称为Rigid Endoscope ；若将光源与镜头一併缩小并装入细长的钢管中，而得以伸入面积组合器件之腹底观察者，则另称为Flexible Endoscope。对于难以接近深藏腹底狭小空间中的銲点，也得以管中窥豹一探究竟，为BGA/CSP 非破坏性的銲点品检，找到了有力的工具。

电子工业所用的内视镜，不但可以观察BGA/CSP等面积阵列元件之球脚品质，以及PLCC之外围序列向内的J型钩脚外，最近推出的机种更可显微观察到覆晶封装内藏微小凸块的外表，眞可谓神乎其技叹为观止！

图2、左图为利用稜镜折光而侧视的原理，加上软体的协助将可看到BGA球脚部份景深的画面。右图为硬式侧视镜之外貌与所看到柱脚与球脚的画面。

正在开发中的下一代软式Endoscope将可对内藏覆晶凸块，在多种景深下进行聚焦，图2所示者即为新型侧向内视显微镜，在其聚焦状况下可看清楚的范围，对于内藏深处的銲点而言，此种观察至为重要。其纤细的光学硬体不但要非常精密而且还很讲究坚固耐用，支撑用的框架除必须方便影像画面的清晰撷取外，更还要对光学零件产生保护作用。

二、现场之实用

（1）、外缘侧视

利用Rigid Endoscope硬式侧观显微镜，可看到BGA/CSP等面积性封装元件腹底之外观，也就是能看清球脚在封装载板与PCB板面上贴装的品质缺失。例如搭桥短路、微裂，与溅出的锡碎锡球，助焊剂残渣等均可近观检查，不过此种硬式侧视显微镜却无法检视深藏内部的各种情况。

图3、此图说明硬式侧视显微镜其取景镜头的高度与有效检查范围之间的关系。

（2）、内部近观

大型BGA腹底内部经常会发生载板之爆米花现象，但却在难以从外部进行细察判断下，经常被误认为是焊接的缺失。其他内球区发生溅锡与助焊剂残渣等不良品质，亦一向成为棘手的盲点，至于BGA式高价CPU微处理器在PCB板面完成贴焊后，其腹底中央区域所贴装众多去藕合用的小型电容器，经常发生的立碑与偏焊等也非常不易确定，诸多此等难题均需可伸入近观的清晰取像，做为解困与改善的根据。此时FME就是该上台亮相的时候了 。

图4、左图为具备钢质外管可内伸探眼之软式内视镜之作业情行

由微小光纤管及微小镜头所组合软式FME的探管（直径0.32mm），可沿著安装后BGA/CSP之腹底球距空间，小心伸入腹底内部用以取得所需的画面。目前的技术还不是看得很清楚，假以时日也许还将有更好画质的新机上市。除了光学品质外，此种微细探管的耐用性也是一项挑战，现行者是採用一种钢材的毛细管做为保护性的外壳，以减少持取操作中不小心的伤害。一种商品FME，即备有三颗IC式的数位相机，採用氙气式冷光源做为照明，其钢质探管的直径范围也广达0.28-1.0mm 。上图4，即为其操作的画面，下图5与图6分别为完工覆晶板所摄得微凸块之明场与暗场之外观对比。

图5 、左图为架高10 -15μm完工覆晶凸块之明视彩色外观。右图为该产品之暗视对比画面。

为了让此种精巧的内视镜在功能上更为强化起，供应商已将FME做成了模组化的综合性机种，分别採用巨观透视，微观透镜以及特殊的介面单元，在无需其他机具协助下，即可将所取得微小灰暗的画面，经由软体的指挥并在快速转换光学镜头的操作下，得到明亮清晰的图像。此种模组化的做法，不但可使作业方便功能增多，而且还可在成本上颇得降低。

三、对电路板无铅焊接的助益

不仅对銲料的作业与PCB表面处理方面带来了很大的衝击，对于板面贴装原本就不容焊好的BGA/CSP元器件，在无铅銲料的特性欠佳与操作不易下，其品质的维持更是雪上加霜难之又难，也使得腹底内观目检的重要性更甚于前。例如：SAC305熔融时的表面张力太大，不但造成沾锡角变大，焊锡性返化，而且更使得小型片状元件之立碑问题加剧，不良溅锡也随之增多，以及介面微裂的进一步恶化，等种种外观品质不良，在在都需要新型内视镜的协助察查。先前有铅焊接时代的品检做法，无铅焊世代已不再能继续全部有效。其中尤以经过高低温循环加速老化后，其内球銲点介面微裂的检查，内视镜更是不可或缺。

图6、左图为μBGA放大800倍后从銲点看到介面不良的情形，是X光所视而不见的缺点。右图为BGA内球銲点自PCB焊垫上发生浮裂之近观。

图7、左图为PLCC外围J型钩脚採用无铅鍚膏所迴焊的近观。右图为无铅球脚与鍚膏焊后之溅出鍚珠情形。

本文所介绍之两种新式侧向微观放大镜，在搭配专用软体下售价并不便宜，仅基本配备者即开价1万3千美元，而且使用者本身还要对无铅焊接深具经验者，才能展现此等新机在QC方面的威力。