本文介绍，几种自动检查系统与其替代设备。

　　品质控制是在国际市场有效竞争的关键。需要一些特殊工具，诸如统计质量控制(SQC, statistical quality control)、检查、修理和测试，来控制产品质量，以及需要一个到位的品质系统，以保证生产的产品在一个连续的基础上满足所要求的品质水平。

　　品质控制、检查、测试和修理问题是相互关联的，必须作为一个系统来处理。如果我们要以尽可能最低的成本制造出可靠的产品，我们不可能把这些区域孤立地看待。在一个尺度上用于追求目标的资源直接影响其它的。

　　有各种检查与测试方法使用在工业中。视觉检查方法是最常见的，而且不贵，但是非常依靠操作员。X射线方法成本高、速度慢并且能力有限。自动光学检查(AOI, automated optical inspection)速度快但昂贵。在线测试(ICT, in-circuit test)和功能测试有时也用作检查工具，但是提供有限的能力。现在我们看看X射线和ICT作为检查方法。

视觉检查(Visual Inspection)
　　最常见和广泛使用的检查方法是视觉检查。可是视觉检查的主要问题是其主观性。例如，在一个由我进行的过程控制研究中，同一个操作员完成所有的波峰焊接操作，但至少有10个检查员检查装配。当很明显这些检查员甚至如果看同一个装配都会报告不同的品质水平时，我们研究了三个月的数据，发现有其中一个检查员报告比所有检查员的平均数多三倍的缺陷。当把这个分析扩大到九个月的缺陷数据时，还存在很大的报告缺陷的差异。对缺陷数据进行进一步的分析，通过将每个检查员对相同程序的不同零件编号的缺陷进行作图分析。还是这个检查员继续报告比其他人更多的缺陷。另一个检查员继续报告比其他人更少的缺陷，剩下的检查员也显示大的波动。对这种情况的正常反应是减少人为因素，转向其中一个自动检查系统。

自动检查(Automated Inspection)
　　透射X射线系统(Transmission X-ray System)。这些系统比较常用，但是也有问题。通过透射X射线系统所产生的图象会被X光线所经过的每个物体特性所衰减。这种系统对检查锡点内的焊锡不足和空洞是好的，但不能检查没有熔湿的焊点。

　　还有，当检查在陶瓷球栅阵列(BGA, ball grid array)中使用的高温和高密度不可塌落的焊锡球(90Pb/10Sn)时，这个系统很难发现在低密度共晶焊锡材料(37Pb/63Sn)中的问题。发射X射线系统也不能可靠地得到双面板上的焊点质量，因为介于其间的板和元件可大大消除焊点的图象。

　　扫描光束分层法(SBL, scanned beam laminography)。这个技术利用一个微型聚焦的X射线系统，来自动产生和分析截面焊锡点的图象。

　　SBL通过与一个旋转的X射线检查屏同步地围绕一个垂直轴扫描X射线光束。来产生水平截面的图象。通过在不同高度(焊盘、引脚/锡球和元件)得到横截面图象，它可测量焊接点的数量和位置。焊锡的图象是较暗的象素，而密度较小的材料(焊锡不足或空洞)是较亮的。未知物体的厚度不一套已知的测试样品的厚度进行比较。

　　在检查器上形成的离轴(off-axis)图象。通过一次或多次旋转积分，来产生一个水平平面的截面图象，在该平面内X射线束与垂直轴相交。另外，SBL将在一个给定平面之上或之下的非聚焦平面从聚焦平面模糊出去。这对于将焊锡点中的所感兴趣的平面从其上或其下的材料隔离开是非常关键的。

　　在大多数情况中，为了建立隐藏焊点的实际尺寸和形状，透射电子显微技术必须用破坏性试验的截面分析来补充。在X射线分层法中，以微小的垂直增幅来将板移动通过聚焦平面，这允许相同焊点的不同截面得到非破坏的检查。板的大的垂直移动通过聚焦平面，检查一块双面板两面的焊点。

　　使用这样一个系统，使用者可以为某些缺陷如焊锡不足建立公差带，并且可以标识那些应该进一步检查的边缘焊点。缺点是花相当的时间来开发必要的接收/拒绝标准。另外，如果这样一个系统用于100%的在线检查，它可能成为高产量制造中的瓶颈。

　　尽管如此，当用于检查样品阶段的板或只检查每块板上一些诸如超密间距和BGA等关键元件时，许多使用者已经发现X射线分层法系统是一个良好的过程控制系统。当以这种方式使用时，它是工艺开发、特征化和监测的很好工具，以保证锡膏印刷、贴装和回流等工艺受到控制。

　　可能由于这个原因，透射X射线比X射线分层法更广泛地使用。主要原因是编程分层系统所需要的时间和成本。

装配测试(Assembly Testing)
　　不管各种检查系统的可获得性，许多公司使用自动测试设备(ATE, automated test equipment)，不仅用于测试，而且作为一个替代检查系统。使用ATE设备作检查的局限性是该系统只能找出开路和短路，就制造缺陷而言。因此在检查系统制造商那里有这样的推动力，要以其检查系统来取代ATE设备。事实上，这些设备类型的每一种功能都是不同的；它们相互补充。

　　装配通过连接器运行的功能测试提供适当的缺陷覆盖，如果为系统级的测试设计该板，它还可以得到改善。通常，功能或系统级测试的诊断精度局限于板上的功能块，而不是元件或焊接点水平(即制造)的缺陷。因为工艺的新奇增加这类缺陷的可能性，所以功能测试认为对SMT板不十分有效。

结论
　　焊接点检查是事实后(after-the-fact)的工艺步骤。一个更有效的方法是采取预防行动，即实施过程控制(process control)以保证问题不要发生。这是不是意味着检查没有必要呢？远远不是。检查必须继续完成缺陷收集、监测过程和实施改正行动的循环，使得问题不再发生。

References
1. Ray P. Prasad, Surface Mount Technology: Principles and Practice, Chapter 14, Inspection, Test and Repair.　

　　RAY P. PRASAD, is an SMT Editorial Advisory Board member and author of the textbook Surface Mount Technology: Principles and Practice. Additionally, he is president of BeamWorks Inc. (www.beamworks.com), a supplier of selective automated assembly systems, located in Portland, OR and founder of the Ray Prasad Consultancy Group. Contact him at P.O. Box 219179, Portland, OR 97225; (503) 297-5898 or (503) 646-3224; Fax (503) 297-0330; Web site: www.rayprasad.com. 

(A 06/01/2001)