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確保高質(zhì)量結(jié)果的一個關(guān)鍵步驟是焊膏檢測 （SPI）。但究竟什么是 SPI，為什么它如此重要？SPI 是一種在放置和焊接元件之前檢查印刷電路板 （PCB） 上的焊膏沉積物的過程。它驗(yàn)證焊膏體積、高度、面積和對齊等關(guān)鍵因素，以便及早發(fā)現(xiàn)缺陷。這樣，它可以防止代價高昂的返工，并確保電子產(chǎn)品的可靠性。

什么是焊膏檢測 （SPI），為什么它很重要？

焊膏檢測 （SPI） 是 PCB 組裝表面貼裝技術(shù) （SMT） 過程中的一個質(zhì)量控制步驟。在 PCB 制造過程中，將焊膏（微小焊料顆粒和助焊劑的混合物）涂在電路板的焊盤上，以在元件和 PCB 之間建立連接。如果焊膏應(yīng)用不正確，可能會導(dǎo)致連接不良、元件錯位，甚至最終產(chǎn)品完全失效。

SPI 使用專門的機(jī)器在焊膏印刷到 PCB 上后立即檢查焊膏沉積物。它可以檢查焊膏量不足或過多、高度不正確、區(qū)域覆蓋不均勻或未對準(zhǔn)等問題。通過及早發(fā)現(xiàn)這些問題，SPI 降低了回流焊過程中的缺陷風(fēng)險，從而節(jié)省了時間和金錢。事實(shí)上，研究表明，高達(dá) 70% 的焊接缺陷源于焊膏應(yīng)用不當(dāng)，這使得 SPI 成為一個重要的檢查點(diǎn)。

焊膏檢測的工作原理是什么？

SPI 工藝通常在使用模板將焊膏印刷到 PCB 上后立即進(jìn)行。專門的 SPI 機(jī)器使用先進(jìn)的成像技術(shù)來分析漿料沉積物。這些機(jī)器捕獲有關(guān)焊膏的詳細(xì)數(shù)據(jù)，并將其與預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以確保質(zhì)量。

傳統(tǒng)的 2D SPI 系統(tǒng)依靠攝像頭拍攝焊膏的平面圖像，從而檢測出焊膏缺失或未對準(zhǔn)等基本問題。然而，現(xiàn)代 3D SPI 系統(tǒng)更進(jìn)一步。他們使用激光或結(jié)構(gòu)光技術(shù)來創(chuàng)建焊膏沉積物的三維視圖。這允許精確測量焊膏體積、高度和面積等關(guān)鍵參數(shù)，從而提供更準(zhǔn)確的質(zhì)量評估。

例如，3D SPI 機(jī)器可能會測量到焊膏沉積物的體積為 120 立方微米，高度為 150 微米，面積覆蓋率為 90% 的焊盤。如果這些值中的任何一個超出可接受的范圍（例如，體積低于 100 立方微米），系統(tǒng)會將其標(biāo)記為潛在缺陷。這種詳細(xì)程度有助于制造商在問題升級之前解決問題。

焊膏檢測的關(guān)鍵參數(shù)

SPI 側(cè)重于幾個關(guān)鍵指標(biāo)，以確保正確涂抹焊膏。讓我們分解每個參數(shù)以及它在 PCB 制造中的重要性。

1. 焊膏體積

焊膏量是指沉積在每個焊盤上的焊膏總量。體積過小會導(dǎo)致焊點(diǎn)薄弱，而過大會導(dǎo)致橋接，即過多的焊料會連接相鄰的焊盤并造成短路。3D SPI 系統(tǒng)以立方微米為單位測量焊膏體積，以確保其落在目標(biāo)范圍內(nèi)，對于標(biāo)準(zhǔn) SMT 焊盤，通常在 100 到 150 立方微米之間。保持正確的體積對于可靠的電氣連接至關(guān)重要。

2. 焊膏高度

焊膏高度是焊膏沉積物的垂直厚度，通常以微米為單位。太低的高度（例如，低于 120 微米）可能無法提供足夠的材料來實(shí)現(xiàn)牢固的粘合，而過高（例如，高于 180 微米）會導(dǎo)致焊接不均勻。SPI 確保整個高度一致，大多數(shù)應(yīng)用通常以 130-160 微米的范圍為目標(biāo)。

3. 焊膏區(qū)域

焊膏區(qū)域表示焊膏覆蓋了多少焊盤。理想情況下，漿料應(yīng)覆蓋墊片表面的 90-100%。如果區(qū)域覆蓋率低于 80%，則可能導(dǎo)致與元件引線的接觸不足，從而導(dǎo)致焊接不良。3D SPI 系統(tǒng)提供精確的面積測量，可及早發(fā)現(xiàn)任何間隙或不均勻分布。

4. 焊膏對齊

對齊是指焊膏在焊盤上定位的精度。錯位（錫膏偏移超過 25 微米）會導(dǎo)致元件在回流焊接過程中移動，從而導(dǎo)致連接缺陷。SPI 機(jī)器使用高分辨率成像來檢測即使是輕微的錯位，并確保漿料在每個焊盤上居中。

常見的焊膏缺陷以及 SPI 如何檢測它們

即使使用先進(jìn)的印刷技術(shù)，焊膏應(yīng)用也可能出錯。SPI 旨在在這些問題成為更大的問題之前發(fā)現(xiàn)它們。以下是一些常見的焊膏缺陷以及 SPI 如何幫助識別它們。

1. 焊膏不足

當(dāng)焊盤上沒有足夠的焊膏時，會導(dǎo)致焊點(diǎn)變?nèi)趸虿煌暾?。這通常是由于印刷過程中的鋼網(wǎng)堵塞或壓力不均勻而發(fā)生的。SPI 通過測量低體積（例如，低于 100 立方微米）或減少的區(qū)域覆蓋率（例如，小于 80%）來檢測焊膏不足。

2. 焊膏過多

過多的焊膏會導(dǎo)致焊料橋接或立碑，即元件在回流過程中從電路板上抬起。SPI 通過標(biāo)記超出可接受范圍的高體積（例如，超過 150 立方微米）或高度（例如，超過 180 微米）值來識別過多的糊狀物。

3. 焊膏橋接

當(dāng)焊膏連接兩個相鄰的焊盤時，通常會發(fā)生橋接，這通常是由于疊印或錯位造成的。這種缺陷會在最終產(chǎn)品中造成短路。SPI 系統(tǒng)通過檢測異常區(qū)域覆蓋或超出焊盤邊界的焊膏沉積物來發(fā)現(xiàn)橋接。

4. 焊膏錯位

如果焊膏不在焊盤上居中，則元件在放置過程中可能無法正確對齊。SPI 通過將漿料的位置與焊盤的中心進(jìn)行比較來捕獲錯位，標(biāo)記大于 25 微米的偏移。

5. 焊膏分布不均勻

分布不均勻（某些區(qū)域的焊膏比其他區(qū)域更厚）會導(dǎo)致焊接不一致。3D SPI 技術(shù)繪制每個礦床的高度和面積，以識別可能影響質(zhì)量的變化。

3D SPI 在 PCB 制造中的優(yōu)勢

雖然 2D SPI 系統(tǒng)可以檢測基本問題，但 3D SPI 提供了更高水平的精度和可靠性。以下是 3D SPI 成為現(xiàn)代 PCB 制造標(biāo)準(zhǔn)的原因：

• 精確測量：3D SPI 提供有關(guān)焊膏體積、高度和面積的詳細(xì)數(shù)據(jù)，從而可以更嚴(yán)格地控制工藝。例如，它可以檢測小至 5 微米的高度變化。

• 早期缺陷檢測：通過在回流焊之前發(fā)現(xiàn)問題，3D SPI 在某些情況下可將返工成本降低多達(dá) 50%，因?yàn)槿毕輹诜胖迷暗玫叫迯?fù)。

• 提高產(chǎn)量：通過精確的檢測，制造商可以實(shí)現(xiàn)更高的一次通過率，通常超過 95%，從而提高整體效率。

• 支持小型化：隨著 PCB 變得越來越小，元件密度越來越大，3D SPI 確保了焊盤尺寸小至 0.3 mm 的小間距元件的精度。

許多先進(jìn)的制造工廠現(xiàn)在都依靠 3D SPI 來滿足汽車、航空航天和消費(fèi)電子等行業(yè)的嚴(yán)格質(zhì)量要求。

有效焊膏檢測的最佳實(shí)踐

為了充分利用 SPI，制造商應(yīng)遵循以下最佳實(shí)踐：

1. 定期校準(zhǔn)設(shè)備：確保校準(zhǔn) SPI 機(jī)器，以保持焊膏高度和體積等測量的準(zhǔn)確性。僅 10 微米的偏差就會影響結(jié)果。

2. 使用高質(zhì)量的模板：設(shè)計(jì)精良、孔徑干凈的模板可以防止?jié){料不足或橋接等問題。建議每 5-10 次打印后定期清潔。

3. 設(shè)定明確的標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)您的項(xiàng)目需求定義焊膏體積（例如，100-150 立方微米）、高度（例如，130-160 微米）和對齊（例如，在 25 微米以內(nèi)）的可接受范圍。

4. 監(jiān)控過程趨勢：使用 SPI 數(shù)據(jù)跟蹤隨時間變化的趨勢，例如重復(fù)的低容量存款，以識別和修復(fù)模板磨損或打印機(jī)設(shè)置等根本原因。

5. 列車運(yùn)營商：使您的團(tuán)隊(duì)具備解釋 SPI 數(shù)據(jù)并在標(biāo)記缺陷時快速調(diào)整打印過程的技能。

焊膏檢測中的挑戰(zhàn)以及如何克服這些挑戰(zhàn)

雖然 SPI 是一個強(qiáng)大的工具，但它并非沒有挑戰(zhàn)。一個常見的問題是誤報，即即使存款是可以接受的，系統(tǒng)也會將存款標(biāo)記為有缺陷。這可能是由于照明條件或 PCB 上的表面反射而發(fā)生的。為了最大限度地減少誤報，制造商可以調(diào)整 SPI 機(jī)器的靈敏度設(shè)置，并確保在檢測過程中保持一致的照明。

另一個挑戰(zhàn)是檢查具有不同焊盤尺寸和形狀的復(fù)雜 PCB 設(shè)計(jì)。例如，同時具有大功率焊盤和微小 0.3 mm 細(xì)間距焊盤的電路板可能需要不同的檢測參數(shù)。使用允許焊盤特定設(shè)置的可定制 3D SPI 軟件可以幫助解決這個問題。

最后，SPI 設(shè)備的初始成本可能很高，高級 3D 系統(tǒng)的成本通常在 50,000 美元到 150,000 美元之間。然而，減少返工和提高產(chǎn)量（有時提高 10-20%）帶來的長期節(jié)省通常證明投資是合理的。

為什么 SPI 對于高質(zhì)量的 PCB 制造至關(guān)重要

焊膏檢測是 PCB 制造質(zhì)量控制的基石。通過仔細(xì)檢查焊膏的體積、高度、面積和對齊方式，SPI 確保焊點(diǎn)可靠并最大限度地減少缺陷。憑借 3D SPI 技術(shù)的精度，制造商可以及早發(fā)現(xiàn)問題，提高良率，并滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品的嚴(yán)格要求。

在 捷配PCB，我們了解質(zhì)量在 PCB 組裝每個階段的重要性。我們致力于 SPI 等先進(jìn)檢測流程，為您的項(xiàng)目提供完美的電路板。無論您是在生產(chǎn)消費(fèi)類設(shè)備還是工業(yè)系統(tǒng)，將 SPI 集成到您的制造過程中都是邁向一致、高質(zhì)量結(jié)果的一步。