SMT先進研究分析手段

摘要隨著smt新技術、新工藝、新材料、新器件的發展，針對這種應用趨勢外先進研究機構在開展細致分析、檢測方面做了許多工作，特別是投入巨額資金，組建了相應的分析實驗室，促進了新技術在smt領域中發展和應用，本文根據筆者搜集的資科匯總，較詳細介紹了此類實驗室設備或儀器的配置情況，供內smt同行參考并指正。
        關鍵詞 smt 實驗 分析 儀器 檢測
        當今smt應用技術及新器件、新材料發展迅速，尤其是近年來新型元器件，代表性的如BGA、chip-scale逐漸從實驗走向批量生產，一種新型元器件類型的出現往往引起新設計方法、新工藝、新設備的發展，在這個現象的后面隱藏了許多的幕后工作，即實驗室試驗及檢測分析。發達家的研究機構及高校在新技術推出、新材料發現、新型器件類型發展方面不惜組織大量的人力、投入巨額資金和時間組建多種類型的實驗室，做了相當細致的分折、研究工作，促進了smt新技術的應用和成熟發展。
1 實驗分橋內容簡介
         針對smt應用，相應的實驗分析內容都圍繞組裝質量和材料物質的可靠性進行，大致可以分為以下幾種：(在此不包括電測試范圍)
    u 表面特征；
    u 內部結構；
    u 應力及拉力；
    u 流體特性；
    u 環境影響。
        實驗室研究內容主要對新工藝開發、提高可靠性及缺陷分析有重大意義，新工藝的開發涉及新材料開發和應用、工藝過程控制技術、新的組裝技術等。新技術的開發工作及開銷不可能由單一部門完全承擔下來，不可避免地要求許多領域部門或企業的聯合開發，終成果共享，促進行業的技術進步。
        在可靠性和缺陷分析范疇，實驗人員和設備的幫助更是價值不菲的，研究人員的經驗和智慧，再加上現代化的實驗設備計算機化，得到的每一個實驗分析結果都凝結著人類的高度智慧和創造。
2 實驗設備及儀器應用介紹
        根據上述述簡要分析，結合相關檢測技術和作用進行介紹。
        掃描電子顯微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)
        該類儀器有兩種：常規場致發射SEM、帶有X光的能量色散譜儀(EDS)。
 主要作用：進行好的深場景、高倍光學分析，利用EDS還可以分板內部織成。
        典型應用：smt焊點可靠性缺陷檢查的顯微圖像分析，可以進行金相分析。
        聲掃描顯微鏡(Scanning acoustic microscope)
        進行物體無損、高倍率檢查。其典型應用是樣品器件底部填充空洞檢查、分析，特別是filp-chip器件。
        喇曼(Raman)圖像顯微鏡。
        固體表面特性分析，如厚、薄膜等，用于電子封裝用的聚合物的確認。
        傅利葉變換紅外分光計FTIR(Fourier transform infraredspectrometer)
        利用喇曼光譜分析學進行物體表面吸收的分子種類，用于無機物質分析，例如表面污染度檢測，
        光學顯微鏡
        高倍光學檢查，可500倍放大，用于樣品分析。
        高速攝影機
        運動過程捕獲及分析，典型的如filp-chip的填充過程分析。
        x光衍射儀
        亞微米厚度測量，如PCB或晶片上的鎳、金薄膜厚度的測量。
        計算機斷層成像X光檢查儀
        無損三維圖像檢查，如塑封、薄型金屬元器件，針對焊接缺陷特別有效，典型的如BGA器件焊點空洞、開路、短接，
 原子顯微鏡(Atomic force microscope)
        用于納米級薄膜厚度、表面形狀繪制、粗糙度測量，典型應用為PCB上的有機阻焊膜厚度及晶片上金屬膜厚度測量。
        帶局部環境的通用拉力測試儀
        附加環境控制條件的拉力測試，典型的如IC芯片、COB器件中的引線可靠性，PCB焊點應力特性。
 硬度測試儀
        基本上有三類：納米硬度測試儀、微波硬度測試儀、超聲微波硬度測試儀。用薄膜或微小物體的硬度測量，評價承受力和微小摩擦力等。例如flip-chip金屬襯板承受力、硅芯片上的金、銀端頭、器件引線拉力等。
 表面角度計
        焊點外形傾角測量，主要用于PCB、器件的潤濕度衡量。
        聚合材料熱特性測試儀
        可大致分為三類：差式掃描熱量計DSC(Differential scanning calorimeter)、熱力學機械分析儀(Thermal mechanical analyser)、機械沖擊熱分析儀(Dynamic mechanical thermal analyser)。主要用于PCB玻璃介質、封裝材料和阻焊膜的傳導特性測試：評價PCB基板、IC封裝材料的彈性及松弛度。
        同步熱分析儀
        主要進行物質的溫度和氧化穩定程度，確定混合物成份，具體如IC的封裝材料熱穩定特性評價。
表面張力旋轉流速計
       主要進行聚合物的流變特性，具體是針對填充物質，如環氧樹脂(epoxy)、密封劑(sealant)、密封膠材料等(encapsulant)。
  3 結束語
        新加坡南洋理工大學的GINTIC研究所該類實驗室的配置水平很高，其研究項目的設立、檢測設備、儀器投資大多來自于大財團、大企業的支持、贊助或損贈，研究成果可以馬上用于smt生產，成果轉化效率很高，同時也增強了研究所的基本手段和保持了技術上領先的高水平。這種聯合立項、投資、開發研究，成果共享的形式很值得我smt企業、研究部門的深思。