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专利名称：一种焊接品质检测方法
技术领域：
本发明是关于一种焊接品质检测方法，特别是关于一种将插脚(Pins)、管脚(Leads)、连接器(Connector)及电子器件等焊接到电路板上以后，判断该电子器件与电路板的焊点的焊接品质检测方法。
背景技术：
为减少零件间的配线工作量及电性整合的目标，各类电子器件(包括集成电路(IC)、二极管、电阻器、电容器、晶体管及连接器(Connector)等主、被动器件)，在组装或封装完成后必须接置到大型印刷电路板(如主机板)上，才能发挥器件预期的电性功能。一般提供电子器件组接到印刷电路板上的方法很多，但是考虑到产品的普遍性以及市场导向等因素，目前仍以管脚焊接技术应用的最为广泛。
传统管脚焊接技术是将各电子器件上的管脚用于电性连接件，与供器件插接的印刷电路板相互焊接，使器件与电路板之间形成电性连接关系。其制法是先将电子器件的管脚端插接到印刷电路板预设的位置上；接着，在该印刷电路板表面涂布助焊剂，再以波峰焊(WaveSoldering)作业的形式，将熔融的焊锡浸布在印刷电路板表面；而后，利用高温焊接使器件的管脚端被熔融的焊锡所包覆，在焊接完成后，一般是通过目视检查，去除虚焊或接触不良的产品，即可进行电性测试。
传统器件管脚的表面在焊接前需要经过镀锡处理，因此，管脚表面及熔融的焊锡在外观上均呈现为银白色，以人工目测方法检查焊接成品时，由于器件的管脚与印刷电路板接合的部位均为银白色，因此常常无法及早发现有问题的焊点，会使残次品流入后续工序；再有，由于在焊接前后管脚的外观上没有什么变化，因此测试人员以目测方式检查管脚焊接状况时，往往需要仔细观察，会导致测试时间延长。
有鉴于此，有业内人士提出以X射线扫描仪(X-ray Scanner)取代目测方法来检视器件的焊接品质，然而，运用X射线扫描仪检查管脚焊接部位，一方面要增加设备，提高成本，另一方面为配合扫描时间，同样也会延长生产时间，不利于大批量生产。因此，目前需寻求一种能配合人工操作，快速判断电子器件焊接品质的检测方法。

发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种在焊接作业前后，能够形成不同的外观、色差的焊接部，使测试人员以目视方法，能轻易检出焊接不良品的焊接品质检测方法。
本发明的另一目的在于提供一种在焊接作业前后，焊接部能形成不同的外观色差，在焊接阶段就可及早淘汰不良品，避免不良品流入后段工序的焊接品质检测方法。
本发明的再一目的在于提供一种降低成本、并且利用目测方法检出不良品，继而提高制成品的品质的一种可靠性的焊接品质检测方法。
本发明提供一种焊接品质检测方法，该检测方法包括以下步骤将集成电路的至少一管脚焊接至印刷电路板，使焊接完成的管脚由第一色转变成第二色，通过观察该管脚在焊接作业前后产生的色差判断焊接品质。
该集成电路是一管脚式半导体封装件。管脚由金属材料制成。该金属材料是一选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
该管脚可以电浆沉积技术、物理沉积技术或化学沉积技术等方式，制成供电路板焊接的焊接段。该管脚上敷设有至少一金属镀层。该金属镀层是选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
该管脚上敷设有至少一染色层。该染色层是一化学染料。
该印刷电路板上涂布的熔融焊料及助焊剂的任一种内添加有呈色反应剂。
上述的第一色是选自黑色、深黑色、红色、黄色、蓝色、绿色、橘色、紫色中的任一种颜色。该第二色是一银白色。也可以为一紫红色。而且第二色是由目测观看的，并且是在特定光源照射下呈现的。
基于上述及其它目的，本发明提供的测试方法可应用在任何形式的电子器件焊接到印刷电路板上后，判断电子器件与电路板间的焊接可靠性的焊接测试方法。首先，准备至少一电子器件及一供该电子器件插接的印刷电路板；以及，焊接该电子器件至印刷电路板上，使焊接完成的电子器件的管脚部在目视或特定光线照射下，由第一色转变成第二色。
本发明的焊接测试方法克服传统器件管脚部，在焊接成功与否不易从外观上察觉等问题，它是在电子器件管脚端形成一焊接段，且焊接作业前后以肉眼或特定光线照射下，可以清楚看见该焊接段由焊接前的第一色转变成焊接后的第二色，两种颜色之间有明显的差异。该色差产生原因主要在于，该焊接段的材质是一具有第一色(如深黑色)的镍合金材质，在印刷电路板上供器件管脚插接的部位上，则涂布有锡焊及助焊剂等焊接材料。当该器件的管脚部焊接成功时，该焊接段受到焊接材料的包覆，使该器件的管脚产生不同于原来第一色的第二色(如锡焊的银白色)；如果该器件的管脚部焊接不良，导致部分焊接段外露时，该焊接不良部分依然会保持第一色，因此，测试人员在焊接作业完成后，只需检视管脚部位的外观色差，即能够判断出电子器件的焊接品质，使不良品在焊接阶段便能及早检出，不会流入后段工序造成资源的浪费。
本发明的另一实施例是以特定光线(如紫外光、激光及其它类型的特定光源)照射焊点后，再以目视检测。同样地，在该器件的管脚端形成一焊接段，该焊接段在焊接作业前，以特定光线照射会产生一第一色；在焊接完成后，焊接段受到焊接材料的包覆或与其它焊接材料成分的相互作用、影响，在相同光线照射下会产生第二色。因此，通过焊接段在特定光线下产生的色差，也能够检测出电子器件的管脚与印刷电路板之间的焊接品质。


图1是本发明实施例1的焊接品质检测方法的工序示意图；图2A是应用于本发明焊接品质检测方法的组件简单示意图；图2B是本发明焊接品质检测方法中，该电子器件管脚焊接段的形成示意图；图3A及图3B是电子器件焊接至印刷电路板上的成品剖示图；图4是本发明实施例2的焊接品质检测方法的工序示意图；图5A是本发明的焊接品质检测方法应用于连接器(Connector)的示意图的上视图；以及图5B是本发明的焊接品质检测方法应用在连接器的剖面示意图。
具体实施例方式
实施例1
本发明的焊接品质检测方法是应用在插脚(Pins)、管脚(Leads)、封装有半导体芯片(如LSI芯片)的集成电路(Integrated Circuit)、电阻、电容、二极管等主、被动器件，以及连接器(Connector)等电性连接到印刷电路板上后，从焊接部外观颜色的变化即可判断管脚端与电路板之间的焊接品质。
如图1所示，先备妥至少一排管脚(Leads)10及一供该管脚10插接的印刷电路板2，该管脚10是单独或以连接如电阻、电容、晶体管等电子零件的形式，焊接到印刷电路板2上，如主机板等，使该管脚10与电路板2间形成一电性耦接关系；各管脚10也得以插脚(Pins)取代的。在本实施例中，「管脚」的定义与「插脚」并不相同，所谓「管脚」是泛指各种能够插接或运用表面贴片技术(Surface MountingTechnology，SMT)或焊料槽(Solder Bath)等方式，焊接至印刷电路板的连管脚；而「插脚」则是指专指以导线架作为半导体芯片承载基座所构成的管脚式半导体封装件(Leaded Semiconductor Package)，如双列直插封装(Dual Inline Package，DIP)、四方形平面封装件(QuadFlat Package，QFP)、小尺寸封装(Small Outline Package，SOP)及PGA(Pins Grid Array)等外露出封装区域的管脚部分。
由于管脚、插脚、集成电路或电阻、电容等器件均是借由外伸的管脚10焊接到印刷电路板2上，因此，如图1及图2A与图2B所示，本发明的实施例是以管脚10的端部提供电路板2焊接的部位当作焊接段10a，该焊接段10a的形成可借由电镀(Electroplating)、电涂(Electrocoating)、等离子焊接(Plasma Welding)或附着颜色等方式进行。
如图2A所示，该焊接段10a是以镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛及钛合金及其它金属合金材料做为镀层用的材料，待管脚10表面去除金属氧化层并完成干燥处理后，以蒸镀(Evaporation)、溅镀(Sputtering)、浸镀(Dipping)、喷镀(Spraying)或电涂(Electro coating)等电解方式的电镀或非电解方式的电镀等方法，将该镀层用的材料附着到管脚端部的表面，使电镀后的连管脚10端部(即该焊接段10a)在外观上呈现一深黑色，能与管脚其它部位(镀锡呈一银白色)构成明显色差。该焊接段10a的外观色彩会随着镀层用的材料不同而有所差异，因此除前述的深黑色外，该焊接段10a也可产生黑色、红色、黄色、蓝色、绿色、橘色、紫色等任一种颜色，任何能够在焊接前后产生明显颜色对比的色彩均可适用，颜色种类并无一定限制。
另一方面，除在管脚10上镀一层金属材料产生外观的色差外，本发明的实施例也可利用等离子沉积技术(Plasma Deposition)、物理沉积技术(Physical Deposition)、化学沉积技术(Chemical Deposition)等方式，在该管脚10端上形成一段外伸焊接段10a，也可使用染色(Staining)、呈色技术在管脚10的焊接段10a上附着一染色材料。这些制法均为常用的方法，在此不再重复说明。
待器件1管脚10上的焊接段10a完成后，如图1及图3A所示，将电子器件1的管脚10焊接至印刷电路板2预设位置上，电性连接该电子器件至印刷电路板2。该电子器件1与印刷电路板2之间能够以常用插入组装技术(Through Hole Mounting Technology，THT/TMT)或表面贴装技术(Surface Mounting Technology，SMT)等方式焊接。图3A所示的，即是运用传统插入组装技术(THT/TMT)将电子器件1各管脚10插入印刷电路板2上相对应的贯孔20中，在未安置电路器件1的电路板2表面浸布熔融焊料21(如银白色的熔融焊锡)，以该熔融焊料21完整包覆住器件1管脚10的焊接段10a，至此，成功完成焊接工作，电子器件1管脚10的焊接段10a将由焊接前的深黑色变为银白色，从外观颜色改变即可判断器件1管脚10的焊接品质。同样地，如图3B所示，当以表面贴装技术(SMT)焊接电子器件1时，也需运用喷焊或电浆焊等常用方法，将熔融焊料21布设至电路板2预定位置上，使管脚10焊接段10a牢固焊接在印刷电路板2的表面。同理可知，器件1的焊接段10a同样会受到熔融焊料21包覆，在焊接作业完成后改变其外观颜色。
然而，在焊接作业中除利用熔融焊料21包覆管脚10的焊接段10a使其外观颜色变化外，本发明的实施例也涵盖化学的方法，在助焊剂(Flux，未图式)或熔融焊料21内混入呈色物质(未图式)，令管脚10的焊接段10a在回焊过程中能与该呈色物质发生作用而变色，如此，器件1的管脚10在焊接前后一样会产生不同的外观颜色，检测人员只需检视管脚10焊接段10a在焊接前后形成的色差，即能判断电性器件的焊接品质。
实施例2图4是显示本发明的焊接品质检测方法的实施例2。如图所示，本发明实施例2的工序是与前述实施例1的步骤大致相同，其不同处在于该实施例2的管脚10′焊接段10a′及熔融焊料21′，不是非以目测方法检视其外观色差，而是通过紫外线或激光等特定光源的照射，来产生不同颜色的反射光。因此，在本实施例中，未进行焊接作业前该管脚10′焊接段10a′在紫外线照射下反射出黑紫色，当焊接作业完成后，在紫外线照射下的管脚10′焊接段10a′会受到熔融焊料21′的包覆，反射出紫红色。因此测试人员在特定光源的照射下只需检视管脚10′焊接段10a′的外观颜色，便能判断出电子器件1′管脚10′是否焊接成功。
实施例3图5A及图5B是显示以连接器(Connector)连接不同电子器件时，应用本发明的焊接检测方法判断管脚焊接品质的上视及剖面示意图。如图所示，该连接器3具有至少一排外接插脚30，当A、B两电子器件(图中仅以印刷电路板A为例)欲各借由连接器3(Connector)相互联接时，公连接器能够以其外伸管脚30焊接至印刷电路板A所对应的焊垫(Solder Pads)上，而与焊接在印刷电路板B的母连接器(未图式)对应插接；若在焊接作业前，事先在该管脚30的前端(即焊接段30a)上涂布一有机或无机化学染料，也可镀一层金属层，还可以在熔融焊料或助焊剂(Flux)中添加其它可与该焊接段30a产生相互作用的反应物质等，所有能使该焊接段30a在焊接作业前后展现不同外观颜色(即在焊接作业前后产生色差)的方法，均属于本发明的可实施范围，可通过该色差结果判断连接器3的焊接品质。
本发明提供的测试方法是在焊接作业前后，在电子器件管脚部上形成明显的外观色差，因此测试人员在判断焊接品质时，只需通过目测或特定光源照射方法检视管脚焊接段的颜色差异，即可判定电子器件与印刷电路板之间的焊接品质，避免不良品流入后续测试阶段增加成本，并进一步提高电子器件的焊接可靠性。
权利要求
1.一种焊接品质检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤将集成电路的至少一管脚焊接至印刷电路板，使焊接完成的管脚由第一色转变成第二色，通过观察该管脚在焊接作业前后产生的色差判断焊接品质。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该集成电路是一管脚式半导体封装件。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该管脚由金属材料制成。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，该金属材料是一选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
5.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该管脚是以电浆沉积技术、物理沉积技术或化学沉积技术等方式，制成供电路板焊接的焊接段。
6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该管脚上敷设有至少一金属镀层。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，该金属镀层是选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
8.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该管脚上敷设有至少一染色层。
9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，该染色层是一化学染料。
10.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该印刷电路板上涂布的熔融焊料及助焊剂的任一种内添加有呈色反应剂。
11.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该第一色是选自黑色、深黑色、红色、黄色、蓝色、绿色、橘色、紫色中的任一种颜色。
12.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该第二色是一银白色。
13.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该第二色是一紫红色。
14.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该第二色是由目测观看的。
15.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，该第二色是在特定光源照射下呈现的。
16.一种焊接品质检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤将至少一管脚焊接至印刷电路板，使焊接完成的管脚由第一色转变成第二色，使得通过观察该管脚在焊接作业前后产生的色差判断焊接品质。
17.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该管脚由一金属材料制成。
18.如权利要求17所述的检测方法，其特征在于，该金属材料是一选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
19.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该管脚上敷设有至少一金属镀层。
20.如权利要求19所述的检测方法，其特征在于，该金属镀层是选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
21.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该管脚上敷设有至少一染色层。
22.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该染色层是一化学染料。
23.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该印刷电路板上涂布的熔融焊料及助焊剂的任一种内添加有呈色反应剂。
24.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该第一色是选自黑色、深黑色、红色、黄色、蓝色、绿色、橘色、紫色中的任一种颜色。
25.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该第二色是一银白色。
26.如权利要求16所述的检测方法，其特征在于，该第二色是一紫红色。
27.一种焊接品质检测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤将至少一连接器联接在两电子器件之间，使一电子器件通过该连接器的外伸管脚焊接至另一电子器件后，该连接器管脚部由第一色转变成第二色，通过观察该管脚在焊接作业前后产生的色差判断焊接品质。
28.如权利要求27所述的检测方法，其特征在于，该连接器的插脚为一金属材料制成。
29.如权利要求28所述的检测方法，其特征在于，该金属材料是一选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
30.如权利要求27所述的检测方法，其特征在于，该管脚上敷设有至少一金属镀层。
31.如权利要求30所述的检测方法，其特征在于，该金属镀层是选自镍、镍合金、铜、铜合金、银、银合金、铋、铋合金、铑、铑合金、钌、钌合金、锆、锆合金、铬、铬合金、钛、钛合金及其它金属所组成的组群中的一种。
32.如权利要求27所述的检测方法，其特征在于，该管脚上敷设有至少一染色层。
33.如权利要求27所述的检测方法，其特征在于，该染色层是一化学染料。
34.如权利要求27所述的检测方法，其特征在于，该印刷电路板上涂布的熔融焊料及助焊剂的任一种内添加有呈色反应剂。
35.如权利要求27所述的检测方法，其特征在于，该第一色是选自黑色、深黑色、黄色、红色、蓝色、绿色、橘色、紫色中的任一种颜色。
36.一种焊接品质检测方法，其特征在于，该检测方法包含以下步骤将至少一电子器件焊接至印刷电路板上，使该电子器件与印刷电路板之间的焊接接合部，在焊接完成后由第一色转变成第二色，通过观察该焊接接合部在焊接作业前后产生的色差判断焊接品质。
37.如权利要求36所述的检测方法，其特征在于，该电子元件是一如电阻、电容、晶体管、二极管等主、被动器件。
38.如权利要求36所述的检测方法，其特征在于，该电子元件是一半导体封装件。
39.如权利要求36所述的检测方法，其特征在于，该电子元件是一印刷电路板。
40.如权利要求36所述的检测方法，其特征在于，该焊接接合部是一管脚。
41.如权利要求36所述的检测方法，其特征在于，该焊接接合部是一插脚。
42.如权利要求36所述的检测方法，其特征在于，该焊接接合部是一连接器。
全文摘要
一种焊接品质检测方法，是在提供插脚、管脚、连接器及电子器件焊接至电路板时，于该连管脚端形成一焊接段，该焊接段在焊接过程中受到熔融焊料包覆而在焊接完成后产生不同于焊接前之外观颜色，通过焊接段在焊接作业前后产生的色差，测试人员得以目测方法轻易地判别出管脚的焊接品质，以有效降低焊接不良品流入后续工序，并且进一步提升电子器件的焊接可靠性。
文档编号G01N21/77GK1499191SQ0214679
公开日2004年5月26日 申请日期2002年11月8日 优先权日2002年11月8日
发明者张皇嘉 申请人:张皇嘉