焊角形狀的瞬時準確測量

良好的焊角形狀

通常，透過檢查與焊盤的接合處的熔化和凝固的焊錫形狀（焊角）來進行評估。的形狀會像富士山一樣，以平滑的凹型曲線擴展開來。如後面將透過圖解說明的那樣，接觸角θ越小（潤濕性越高），則越是處於良好狀態。
另一方面，如果加熱不足或焊錫量過多，則會凝固成水滴狀鼓起的形狀。這稱為「鍋焊」，會導致接頭強度下降和連接不良。

何謂接觸角θ和潤濕性？

所謂的潤濕性（wettability），是以固體表面與滴在其上的液體（熔化的焊錫等）之間的接觸角θ的大小來表示。圖中A角（接觸角θ）越小，潤濕性越高，液體處於越牢固地附著在固體表面的狀態。接觸角越大，固體表面排斥液體越多，潤濕性越低。

表面實裝 (SMT) 工程範例

我們將逐步說明 FA（工廠自動化）中表面實裝（SMT）的一般過程。

・錫膏（霜狀焊錫）印刷工程

使用高精細金屬掩模（網版掩模）和刮刀將錫膏（霜狀焊錫）網版印刷到電路板上，僅將錫膏塗在所需區域。不需要製版的噴墨印刷機，有時會用於試作和小量生產。

・晶片銲接工程

這是將晶片零件固定到電路板上的黏合劑塗抹過程。主要是在波峰焊錫工程中，目的是在實裝零件時「固定住零件，使其不至於掉落」。此外，透過使用導電膠，可以同時實現零件的固定和導電。

・晶片實裝工程

將實裝零件的捲筒箱，設置在實裝裝置（覆晶機）內。覆晶機依照提供的電路板程式，自動將已實裝的零件排列到電路板上的所需位置。

・回焊工程

塗上錫膏和晶片銲接，將已裝上實裝零件的電路板運送到回焊爐中並加熱。錫膏透過加熱熔化、潤濕並塗敷在實裝的零件和電路板的安裝焊盤上，冷卻後凝固並進行焊錫。同時，加熱固化晶片銲接並固定零件。

由於焊錫熔化的溫度和晶片銲接硬化的溫度不同，因此需要調整過程中的加熱溫度和冷卻速度。此外，在回焊過程中，必須小心電路板會因加熱造成的翹曲情形。

焊角形狀、實裝不良及措施

焊角必須填充適量的焊錫，形狀要覆蓋零件的端子電極和安裝焊盤。
例如，在經常使用的多層晶片電容器的實裝中，當焊錫量為適量時，焊角在左右端子電極上畫出八字形斜面。但是，如果焊錫量過多，就會處於開頭所述的「鍋焊」狀態，如果焊錫量不足，則無法取得具有足夠形狀和體積的焊角。在這兩種情況下，黏合強度都會降低，進而導致實裝不良和連接不良。

另外，在回焊工程中，熔化於端子電極的焊錫的表面張力會發生作用。此時，如果施加在兩個端子上的焊錫量不同，或者加熱溫度不同，則端子之間的表面張力會產生差異，進而導致晶片立起現象。這種現象被稱為外觀近似摩天大樓的「曼哈頓現象」，或看似墓碑的「墓碑現象」。

在缺陷措施方面，不僅要考慮焊錫的量和品質，還要考慮工程中的條件，例如預熱回焊爐和最適化升溫曲線。
此外，在設計前階段的印刷電路板時，需要考慮有助於形成正常焊角的焊盤形狀和熱措施。在某些情況下，印刷錫膏（霜狀焊錫）時，也可以透過改善金屬掩模來提升焊錫準確度。

輪廓測定機的焊角形狀測量問題

輪廓測定機是使用稱為測針的測針在對象物表面描摹對象物表面，測量並記錄輪廓形狀的裝置。
測量需要調整出水平狀態，測量對象的放置方法、夾具的定位方法、測量針的落下方法等預先設定和測量非常困難，需要時間和精力。
由於3D形狀的焊角是用線測量的，因此無法掌握整體形狀，並且在某些情況下難以測量小型、高密度安裝電路板。

優點1：最快1秒，非接觸。測量表面的整個3D形狀

很難測量整個焊角的準確形狀，因為焊角量規以線測量形狀的擬合度，而輪廓測定機在透過針接觸焊角表面時以線測量。

另一方面，使用「VR系列」，可以在短短1秒內以非接觸方式瞬時掃描，並測量對象物的3D形狀。
由於可以在低倍率和高倍率之間切換，因此不僅可以測量整個實裝電路板，還可以高準確度測量特定零件的精細焊角形狀。
透過在彩色地圖中顯示高度，可以直覺地看到焊角和電子零件的形狀，進而可以立即掌握異常位置及其詳細數值。

此外，一旦儲存了3D掃描資料，以後就可以依照資料測量任何直線的剖面輪廓。由於詳細的形狀可以作為易於理解的資料共享，因此可以順利地調查缺陷原因、防止缺陷再次發生以及比較和分析趨勢。

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優點2：無需預先設定或定位，即可輕鬆即時測量焊角形狀

「VR系列」不需要對象物的夾具固定、嚴格的定位或測量儀的困難預置和操作，因此您可以立即開始測量。

只需將對象物放在載物台上，並按下按鈕即可測量3D形狀。由於可以依照對象物的特徵資料自動校正位置，不需要進行嚴格的定位。不論經驗或知識如何，都可以在沒有因人而異的情況下進行定量測量，因此可以增加N的數量。
此外，業界首創的智慧型測量功能可自動設定測量範圍並移動載物台，無需設定測量長度和Z範圍。

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