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行檢查，但卻可改採旁射光源與側視放大的做法，逐一檢查腹底內(nèi)外銲點的表面品質(zhì)。當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，也得以管中窺豹一探究竟，為BGA/CSP 非破壞性的銲點品檢，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，在多種景深下進行聚焦，圖2所示者即為新型側向內(nèi)視顯微鏡，在其聚焦狀況下可看清楚的范圍，對于內(nèi)藏深處的銲點而言，此種觀察至為重要。其纖細的光學硬體不但要非常精密而且還很講究堅固耐用，支撐用的框架除必須方便影像畫面的清晰擷取外，更還要對光學零件產(chǎn)生保護作用。

二、現(xiàn)場之實用

（1）、外緣側視

利用Rigid Endoscope硬式側觀顯微鏡，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，助焊劑殘渣等均可近觀檢查，不過此種硬式側視顯微鏡卻無法檢視深藏內(nèi)部的各種情況。

圖3、此圖說明硬式側視顯微鏡其取景鏡頭的高度與有效檢查范圍之間的關系。

（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行細察判斷下，經(jīng)常被誤認為是焊接的缺失。其他內(nèi)球區(qū)發(fā)生濺錫與助焊劑殘渣等不良品質(zhì)，亦一向成為棘手的盲點，至于BGA式高價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)的新機上市。除了光學品質(zhì)外，此種微細探管的耐用性也是一項挑戰(zhàn)，現(xiàn)行者是採用一種鋼材的毛細管做為保護性的外殼，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，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化起，供應商已將FME做成了模組化的綜合性機種，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換光學鏡頭的操作下，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倍后從銲點看到介面不良的情形，是X光所視而不見的缺點。右圖為BGA內(nèi)球銲點自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向微觀放大鏡，在搭配專用軟體下售價并不便宜，僅基本配備者即開價1萬3千美元，而且使用者本身還要對無鉛焊接深具經(jīng)驗者，才能展現(xiàn)此等新機在QC方面的威力。