專利名稱：一種用于判斷焊膏成分質(zhì)量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于判斷焊膏成分的方法。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種用于判斷焊膏成分質(zhì)量的裝置。
背景技術(shù)：
焊膏是包含直徑通常為15-30微米的微小金屬球體的粘稠物質(zhì)。該金屬球體以懸浮的方式容納在通常稱為助焊劑的有機(jī)粘性流體中。該膏體可以充分地流動以允許絲網(wǎng)印刷至諸如印刷電路板(PCB)之類的襯底上。該印刷厚度通常為80-200微米，而且已印刷的沉積物具有小至0.250平方毫米的面積。印刷后，元件以其電觸頭或引腳嵌入膏體中而放置于襯底上。接著以超過使膏體回流的膏體融化溫度加熱襯底并從而允許在元件引腳和襯底之間形成導(dǎo)電金屬的連接。接著冷卻組件從而固化焊膏并將元件固定在襯底上適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｓ捎谝蟾囿w焊球保持懸浮狀態(tài)，助焊劑實現(xiàn)確保焊盤表面和元件引腳免受污染從而促進(jìn)良好焊點(diǎn)形成的重要作用。一般地，在回流工藝期間焊膏的助焊劑成分會蒸發(fā)。
許多因素影響在元件引腳和印刷到襯底上的焊膏跡線之間形成的連接的質(zhì)量。這些公知的因素之一涉及焊膏的成分，特別是成分的均質(zhì)性。存在著這種情況，膏體沉積物實際上由比金屬球體更多的助焊劑組成。在這種情況下，與元件形成在一起的連接的耐久性由于焊膏中較低的金屬含量而降低。該技術(shù)問題如圖1a-1c所示。圖1a示出了具有布置在襯底表面上的三個單個的焊膏沉積物12、13和14的襯底10的圖解。例如，沉積物12和13具有構(gòu)成焊膏的金屬球體和助焊劑的適當(dāng)比例。然而，例如沉積物14具有在膏體混合物中較高濃度的助焊劑。如圖1b可見，元件22、23和24分別放置在沉積物12、13和14的頂部上。圖1c所示的下一個步驟是發(fā)生了回流的步驟。如前所述，這是將襯底加熱至使焊膏重新變成流體的溫度的結(jié)果。假如在膏體中使用金屬球體和助焊劑的適當(dāng)?shù)幕旌衔铮蜁绯练e物12和13所示在元件和沉積物之間建立良好的連接。然而，假如在膏體中使用金屬球體和助焊劑的不適當(dāng)?shù)幕旌衔铮蜁绯练e物14所示在元件和沉積物之間建立不好的或不充分的連接。這最終導(dǎo)致在襯底和元件之間不良的電接觸以及元件所屬電路的不適當(dāng)?shù)幕蛲耆墓收稀?br> 在通常使用表面安裝技術(shù)元件的現(xiàn)代制造工藝中，在生產(chǎn)線上會進(jìn)行一些形式的光學(xué)檢測。通過使用兩個不同的公知方法，即測定區(qū)域X和Y偏移量、模板θ和沉積面積的二維(2D)，和測定區(qū)域X和Y偏移量、模板θ、高度、面積和體積的三維(3D)來檢測焊膏。然而，這些方法可判斷膏體沉積物的外形，卻不能判斷膏體是否有適當(dāng)?shù)闹竸┖?。這是由于這樣的事實，即具有高助焊劑含量的焊膏沉積物的外形與在膏體中具有金屬球體和助焊劑的適當(dāng)混合物的沉積物相同或很相似。因而，現(xiàn)存的光學(xué)檢測方法不能檢測在焊膏沉積物中較高或較低的助焊劑含量。
眾所周知，助焊劑是有機(jī)化合物，且當(dāng)暴露在足夠強(qiáng)度和適當(dāng)波長的紫外線(UV)光下這樣的材料會發(fā)出熒光。歐洲專利No.1175276B1教導(dǎo)我們不具有任何焊球的助焊劑的已沉積的體積與由沉積物發(fā)出的熒光強(qiáng)度成正比。然而，該申請沒有教導(dǎo)我們通過使用UV光測量沉積物的熒光可以判斷膏體的混合質(zhì)量，即助焊劑加上焊劑的含量。因而，本發(fā)明的目的是提供通過對UV誘發(fā)的熒光的使用判斷膏體沉積物是否具有金屬球體和助焊劑的適當(dāng)成分的方法和裝置兩者。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于判斷焊膏沉積物質(zhì)量的方法，其包括以下步驟用光源照射所述焊膏沉積物，所述光源被布置為以使所述沉積物發(fā)出熒光的波長發(fā)射激發(fā)射線；測量所發(fā)射的熒光射線強(qiáng)度；通過將所測量的熒光射線強(qiáng)度與預(yù)定強(qiáng)度值比較來計算所述焊膏沉積物中存在的助焊劑密度，從而指示了所述焊膏沉積物的質(zhì)量，所述預(yù)定強(qiáng)度值表示目標(biāo)助焊劑密度。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于判斷焊膏沉積物質(zhì)量的裝置，其包括布置以照射所述焊膏沉積物的光源，所述光源被布置為以使所述焊膏沉積物發(fā)出熒光的波長發(fā)射激發(fā)射線；布置為測量所發(fā)射的熒光射線強(qiáng)度的檢測器；通過將所測量的熒光射線強(qiáng)度與預(yù)定強(qiáng)度值比較來計算所述焊膏沉積物中存在的助焊劑密度從而指示了所述焊膏沉積物的質(zhì)量的裝置，所述預(yù)定強(qiáng)度值表示目標(biāo)助焊劑密度。
本發(fā)明有利地考慮到其上印制有焊膏的襯底(特別是印刷電路板)的在線檢測，并考慮到判斷焊膏的成分是否足以使得在回流期間可以在元件引腳和襯底之間建立充分的連接。這樣的方法和裝置將不僅提高采用這些方法和/或裝置的生產(chǎn)線的成品率，而且最終增加了使用經(jīng)歷過本發(fā)明檢測方法的襯底制成的電路的可靠性。
眾所周知，助焊劑在暴露于空氣時會蒸發(fā)，因而焊膏一旦從其容器中取出并暴露于空氣時具有有限的保存期限。這意味著即使焊膏最初就由適當(dāng)濃度的助焊劑和金屬球體混合而成，但是其在回流工藝中仍然可能沒有足夠的助焊劑以在元件引腳和襯底之間建立充分的電接觸。因而，當(dāng)焊膏已經(jīng)暴露于空氣很長一段時間時，也可以有利地使用本發(fā)明的方法和裝置來判斷。例如，如果UV誘發(fā)的熒光的強(qiáng)度落在某一閾值以下，這會產(chǎn)生錯誤的信號，其指示焊膏不再具有在其混合物中存在的足夠量的助焊劑以在回流工藝期間中建立充分的接觸。
而且，所測量的熒光可以用來判斷膏體的均質(zhì)性。例如包括較高助焊劑組分的焊膏將比具有較低助焊劑含量的焊膏發(fā)出更多的熒光。類似地，低熒光信號將指示焊膏沉積物具有較低濃度的助焊劑。


盡管本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)和特征已在前面說明，通過參照附圖和其后的詳細(xì)說明將獲得更好的理解和體會，其中圖1a-1c示出了具有布置在襯底表面上的三個單個的焊膏沉積物的襯底的圖解；圖2示出根據(jù)本發(fā)明所使用裝置的實施例；和圖3示出根據(jù)本發(fā)明方法的步驟。
具體實施例方式
從圖2可見，其中同樣出現(xiàn)在圖1中的部件具有同一標(biāo)號，本發(fā)明的裝置包括布置為用射線41照射設(shè)置在襯底10上的沉積物12、13和14的光源31。用于此示例目的的光源是UV光源。該UV光源通常發(fā)射350-400納米范圍的射線。濾光器32置于UV光源的前面。濾光器的目的是濾去可見光從而確保只有合適波長(360-380納米范圍)的、通常為370納米的UV光入射在沉積物12、13和14上。該UV光將從沉積物誘發(fā)出通常在400-550納米范圍內(nèi)的熒光44。該熒光與所存在的助焊劑的量成比例。UV光源可以包括LED也可以結(jié)合在標(biāo)準(zhǔn)的照明頭(lighting head)中。光源也可以圍繞沉積物布置成環(huán)狀以提高照明效果，使得可以不依賴照射角在跨越焊膏沉積物的區(qū)域處測量所發(fā)射的熒光射線?？梢栽O(shè)計光源使得其可以為現(xiàn)有的裝置而改型。
來自沉積物的熒光射向位于襯底上方的相機(jī)鏡頭組件30。UV阻擋濾光器33可置于相機(jī)鏡頭前面以便確保相機(jī)鏡頭組件僅檢測來自發(fā)出熒光的焊膏沉積物的射線而不是來自周圍暴露的銅的可見光反射。
可以設(shè)想本發(fā)明的方法和裝置可以與其他已知的光學(xué)檢測技術(shù)聯(lián)合使用。例如，可以使用已知的光學(xué)技術(shù)來判斷焊膏的體積，隨后進(jìn)行如本發(fā)明所述對焊膏中助焊劑的量的測量?；蚩蛇x地可以測量焊膏的面積，隨后進(jìn)行對焊膏中助焊劑的體積的測量?；蛘咦詈罂梢匀缬蓤D3所示步驟所描述的，基于其自身判斷在焊膏中存在的助焊劑的量。
本方法這樣啟動(30)通過用UV光源照射焊膏沉積物(32)。接著測定來自沉積物的熒光(34)，并將此值與目標(biāo)值比較(36)?？梢酝ㄟ^多種不同的方法進(jìn)行對給定的沉積物是否為不合格的判斷。例如，采用平均熒光，并與合格-不合格的閾值進(jìn)行比較。或者可選地，可以采取(通過分析在沉積物上的熒光的分布)對沉積物密度的測量。可能發(fā)生的情況是平均助焊劑熒光會低于合格-不合格的閾值，但助焊劑密度卻能足以促成良好的連接。在這情況下，沉積物將合格。從此比較中判斷焊膏沉積物的質(zhì)量(38)并結(jié)束工序(40)。
本發(fā)明并不意圖局限于上述實施例，也可以在本權(quán)利要求的范圍內(nèi)設(shè)想其它的修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于判斷焊膏沉積物質(zhì)量的方法，其包括用光源照射所述焊膏沉積物，所述光源被布置為以使所述沉積物發(fā)出熒光的波長發(fā)射激發(fā)射線，測量所發(fā)射的熒光射線強(qiáng)度，通過將所測量的熒光射線強(qiáng)度與預(yù)定強(qiáng)度值比較來計算所述焊膏沉積物中存在的助焊劑密度，從而指示了所述焊膏沉積物的質(zhì)量，所述預(yù)定強(qiáng)度值表示目標(biāo)助焊劑密度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中不依賴照射角在跨越所述焊膏沉積物的區(qū)域處測量所發(fā)射的熒光射線強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)定強(qiáng)度值表示所述助焊劑密度的閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述激發(fā)射線在350納米至400納米的范圍內(nèi)。
5.一種檢測印刷電路板的方法，其包括如權(quán)利要求1-4中任一項所述的步驟。
6.一種用于判斷焊膏沉積物質(zhì)量的裝置，其包括布置以照射所述焊膏沉積物的光源，所述光源被布置為以使所述焊膏沉積物發(fā)出熒光的波長發(fā)射激發(fā)射線，布置為測量所發(fā)射的熒光射線強(qiáng)度的檢測器，通過將所測量的熒光射線強(qiáng)度與預(yù)定強(qiáng)度值比較來計算所述焊膏沉積物中存在的助焊劑密度從而指示了所述焊膏沉積物質(zhì)量的裝置，所述預(yù)定強(qiáng)度值表示目標(biāo)助焊劑密度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述光源是紫外線光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所示的裝置，其中所述紫外線光源發(fā)射在350納米至400納米的波長范圍內(nèi)的射線。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的裝置，其中所述光源繞所述焊膏沉積物布置成環(huán)狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的裝置，其中在所述光源的前面布置濾光器，所述濾光器構(gòu)造成使紫外線射線透射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述濾光器透射370納米的射線。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中任一項所述的裝置，其中在所述檢測器的前面布置其他濾光器，所述其他濾光器構(gòu)造成使所發(fā)射的熒光射線透射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述其他濾光器使在400納米至550納米的波長范圍內(nèi)的射線透射。
14.根據(jù)權(quán)利要求6至13中任一項所述的裝置，其中作為改型對象，所述光源可附裝到現(xiàn)有的照明頭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過將來自焊膏沉積物的熒光與具有助焊劑和金屬球體的理想混合物的沉積物的熒光比較來判斷焊膏沉積物質(zhì)量的方法和裝置。
文檔編號G01N21/64GK1766582SQ20051010586
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者彼得·考侖, 詹姆士·馬洪 申請人:Mv研究有限公司