一、內(nèi)視鏡檢查

圖1 、現(xiàn)行各式組裝其板迴焊品質(zhì)檢查機(jī)的操作與畫面呈現(xiàn)情

BGA/CSP 各種內(nèi)外球腳經(jīng)錫膏熔焊后之品質(zhì)如何，無法沿用俯視放大或顯微的方式進(jìn)行檢查，但卻可改採旁射光源與側(cè)視放大的做法，逐一檢查腹底內(nèi)外銲點(diǎn)的表面品質(zhì)。當(dāng)光源與鏡頭只沿著週邊外緣掃視者，稱為Rigid Endoscope ；若將光源與鏡頭一併縮小并裝入細(xì)長的鋼管中，而得以伸入面積組合器件之腹底觀察者，則另稱為Flexible Endoscope。對于難以接近深藏腹底狹小空間中的銲點(diǎn)，也得以管中窺豹一探究竟，為BGA/CSP 非破壞性的銲點(diǎn)品檢，找到了有力的工具。

電子工業(yè)所用的內(nèi)視鏡，不但可以觀察BGA/CSP等面積陣列元件之球腳品質(zhì)，以及PLCC之外圍序列向內(nèi)的J型鉤腳外，最近推出的機(jī)種更可顯微觀察到覆晶封裝內(nèi)藏微小凸塊的外表，眞可謂神乎其技嘆為觀止！

圖2、左圖為利用稜鏡折光而側(cè)視的原理，加上軟體的協(xié)助將可看到BGA球腳部份景深的畫面。右圖為硬式側(cè)視鏡之外貌與所看到柱腳與球腳的畫面。

正在開發(fā)中的下一代軟式Endoscope將可對內(nèi)藏覆晶凸塊，在多種景深下進(jìn)行聚焦，圖2所示者即為新型側(cè)向內(nèi)視顯微鏡，在其聚焦?fàn)顩r下可看清楚的范圍，對于內(nèi)藏深處的銲點(diǎn)而言，此種觀察至為重要。其纖細(xì)的光學(xué)硬體不但要非常精密而且還很講究堅(jiān)固耐用，支撐用的框架除必須方便影像畫面的清晰擷取外，更還要對光學(xué)零件產(chǎn)生保護(hù)作用。

二、現(xiàn)場之實(shí)用

（1）、外緣側(cè)視

利用Rigid Endoscope硬式側(cè)觀顯微鏡，可看到BGA/CSP等面積性封裝元件腹底之外觀，也就是能看清球腳在封裝載板與PCB板面上貼裝的品質(zhì)缺失。例如搭橋短路、微裂，與濺出的錫碎錫球，助焊劑殘?jiān)染山^檢查，不過此種硬式側(cè)視顯微鏡卻無法檢視深藏內(nèi)部的各種情況。

圖3、此圖說明硬式側(cè)視顯微鏡其取景鏡頭的高度與有效檢查范圍之間的關(guān)系。

（2）、內(nèi)部近觀

大型BGA腹底內(nèi)部經(jīng)常會發(fā)生載板之爆米花現(xiàn)象，但卻在難以從外部進(jìn)行細(xì)察判斷下，經(jīng)常被誤認(rèn)為是焊接的缺失。其他內(nèi)球區(qū)發(fā)生濺錫與助焊劑殘?jiān)炔涣计焚|(zhì)，亦一向成為棘手的盲點(diǎn)，至于BGA式高價(jià)CPU微處理器在PCB板面完成貼焊后，其腹底中央?yún)^(qū)域所貼裝眾多去藕合用的小型電容器，經(jīng)常發(fā)生的立碑與偏焊等也非常不易確定，諸多此等難題均需可伸入近觀的清晰取像，做為解困與改善的根據(jù)。此時FME就是該上臺亮相的時候了 。

圖4、左圖為具備鋼質(zhì)外管可內(nèi)伸探眼之軟式內(nèi)視鏡之作業(yè)情行

由微小光纖管及微小鏡頭所組合軟式FME的探管（直徑0.32mm），可沿著安裝后BGA/CSP之腹底球距空間，小心伸入腹底內(nèi)部用以取得所需的畫面。目前的技術(shù)還不是看得很清楚，假以時日也許還將有更好畫質(zhì)的新機(jī)上市。除了光學(xué)品質(zhì)外，此種微細(xì)探管的耐用性也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，現(xiàn)行者是採用一種鋼材的毛細(xì)管做為保護(hù)性的外殼，以減少持取操作中不小心的傷害。一種商品FME，即備有三顆IC式的數(shù)位相機(jī)，採用氙氣式冷光源做為照明，其鋼質(zhì)探管的直徑范圍也廣達(dá)0.28-1.0mm 。上圖4，即為其操作的畫面，下圖5與圖6分別為完工覆晶板所攝得微凸塊之明場與暗場之外觀對比。

圖5 、左圖為架高10 -15μm完工覆晶凸塊之明視彩色外觀。右圖為該產(chǎn)品之暗視對比畫面。

為了讓此種精巧的內(nèi)視鏡在功能上更為強(qiáng)化起，供應(yīng)商已將FME做成了模組化的綜合性機(jī)種，分別採用巨觀透視，微觀透鏡以及特殊的介面單元，在無需其他機(jī)具協(xié)助下，即可將所取得微小灰暗的畫面，經(jīng)由軟體的指揮并在快速轉(zhuǎn)換光學(xué)鏡頭的操作下，得到明亮清晰的圖像。此種模組化的做法，不但可使作業(yè)方便功能增多，而且還可在成本上頗得降低。

三、對電路板無鉛焊接的助益

不僅對銲料的作業(yè)與PCB表面處理方面帶來了很大的衝擊，對于板面貼裝原本就不容焊好的BGA/CSP元器件，在無鉛銲料的特性欠佳與操作不易下，其品質(zhì)的維持更是雪上加霜難之又難，也使得腹底內(nèi)觀目檢的重要性更甚于前。例如：SAC305熔融時的表面張力太大，不但造成沾錫角變大，焊錫性返化，而且更使得小型片狀元件之立碑問題加劇，不良濺錫也隨之增多，以及介面微裂的進(jìn)一步惡化，等種種外觀品質(zhì)不良，在在都需要新型內(nèi)視鏡的協(xié)助察查。先前有鉛焊接時代的品檢做法，無鉛焊世代已不再能繼續(xù)全部有效。其中尤以經(jīng)過高低溫循環(huán)加速老化后，其內(nèi)球銲點(diǎn)介面微裂的檢查，內(nèi)視鏡更是不可或缺。

圖6、左圖為μBGA放大800倍后從銲點(diǎn)看到介面不良的情形，是X光所視而不見的缺點(diǎn)。右圖為BGA內(nèi)球銲點(diǎn)自PCB焊墊上發(fā)生浮裂之近觀。

圖7、左圖為PLCC外圍J型鉤腳採用無鉛鍚膏所迴焊的近觀。右圖為無鉛球腳與鍚膏焊后之濺出鍚珠情形。

本文所介紹之兩種新式側(cè)向微觀放大鏡，在搭配專用軟體下售價(jià)并不便宜，僅基本配備者即開價(jià)1萬3千美元，而且使用者本身還要對無鉛焊接深具經(jīng)驗(yàn)者，才能展現(xiàn)此等新機(jī)在QC方面的威力。