焊料裂纹和空隙的检查和测量
pcb和电子元件越来越小，密度越来越大，需要更高质量的焊接来安装这些元件。焊接缺陷的分析对于先进的计算机控制正在迅速发展的汽车工业尤其重要。
本节主要介绍使用KEYENCE最新的4K数字显微镜对典型焊料缺陷（如焊料裂纹和焊料空洞）进行显微镜观察的最新示例。
焊料周围环境的变化
智能手机、平板电脑和可穿戴设备继续变得更多功能、更小、更薄。为了使这种装置成为可能，更小、更分层的pcb已经变得普遍。
在汽车工业中，自动刹车和自动驾驶要求对汽车进行先进的计算机控制；因此，PCB和其他电子元件必须更加耐用和可靠。
焊料在电子元件之间的电气连续性和连接中起着关键作用，因此对焊料的耐久性和可靠性提出了更高的要求。此外，从2000年开始使用的无铅焊料增加了对防止材料脆化的粘接技术的需求。
可靠性评估试验是评估焊料耐久性和可靠性时必不可少的试验。在这些测试中，温度循环测试通常用于评估焊料。
有各种各样的焊接缺陷，可以引起问题。一个例子是由于锡膏的润湿性不足而导致的，它被自动地应用到金属板上并打印出来。这种焊料，在凹面部分，可能会降低与焊盘的结合强度或造成缺陷，如焊料空洞。为了提高质量，必须通过观察和分析来确定焊料缺陷的原因。下一节将解释典型的焊接缺陷，这些缺陷的风险，以及观察的必要性。
焊料的润湿性用接触角θ表示，在固体表面和应用于该表面的液体(如熔化的焊料)之间。图中角A(接触角θ)越小，焊料润湿性越高，说明液体广泛应用于固体表面。接触角越大，焊料润湿性越低，表明固体表面排斥应用的液体。
焊料缺陷和观察焊料裂纹和焊料空洞的重要性
典型的焊锡缺陷包括“焊锡桥”和“焊锡过多”，即焊锡过多导致短路。另外，加热过度会出现“焊料飞溅”，加热不足会出现“冷焊点”。
还有“焊料裂纹”和“焊料空洞”，这些在安装后很难立即发现和识别原因。这些缺陷可能是由各种因素引起的，不仅是在焊接键形成后立即产生，它们也可能随着时间或应力而发生或发展。因此，这些缺陷需要用显微镜或其他测量仪器进行观察和分析。
- 焊料裂纹的原因和风险
- 焊料裂纹是由于疲劳、时间的推移和焊料键合后的应力作用等因素而发生或发展的。如果裂纹是微观的，在最初阶段的包装增长，结合的阻力将增加。甚至有焊料裂纹导致焦耳加热的情况。生长的裂缝也可以完全分离键合，导致组件失效。特别是，无铅焊料中的裂纹一旦形成就会迅速发展。由于焊料裂纹会产生热量并引起火灾，因此需要仔细检查。
- 焊料空洞的原因和风险
- 焊料空隙主要是由于回流焊印刷过程中使用的焊料中含有的气泡、组件安装过程中产生的气体以及应用于凹面部位的锡膏润湿性不足造成的。焊料空隙会降低焊料强度，部分强度降低会导致焊料裂纹。这就是为什么焊料空洞的原因识别和应对措施是极其重要的。
为了确保质量和改进工艺，观察、分析和评估缺陷产品中的焊接裂纹和空隙是很重要的。
观察和分析焊料裂纹和焊料空隙的最新例子
应用的焊料是三维的，但由于景深不足，传统显微镜在高倍观察时仅聚焦于部分焊料。因此，需要对观察目标的每个部分进行精细聚焦。
传统显微镜也不能完全聚焦于由于抛光不足而导致表面不规则的目标。其他常规问题包括由于光滑材料的反射而未被发现的缺陷，以及由于分辨率不足而无法在高倍放大率下观察到的初始细微裂纹。
KEYENCE的VHX系列高清4K数字显微镜可以解决这些传统问题，具有深景深的高分辨率光学系统、4K CMOS图像传感器以及高性能照明和先进图像处理等专门设计的系统。通过简单的操作，可以快速执行更先进的焊料观察、缺陷分析和评估，显著提高工作效率。
本节介绍使用VHX系列观察和分析焊接缺陷的最新示例。
封装PCB焊料裂纹的倾斜观察
VHX系列4K数字显微镜的自由角观察系统能够倾斜观察封装PCB上的三维焊片。
此外，其眩光消除功能和环形反射消除功能使焊料裂纹观察既清晰又不受焊料特定反射光的影响。
VHX系列的景深约为传统显微镜景深的20倍。实时深度合成也可用，可以轻松创建清晰的4K图像，即使在高放大率下也能完全聚焦整个目标。
左：深度合成、眩光消除、环形反射消除/右：正常
电子元件横截面焊料裂纹的观察
焊接裂纹最初是微观的，随着时间的推移，可能会增长，导致组件失效，发热和火灾。由于放大率或分辨率不足而忽略细裂纹一直是一个严重的问题。
VHX系列4K数字显微镜的高分辨率HR镜头和电动转轮可实现无缝变焦功能，可通过直观操作自动将镜头从20倍放大切换到600倍放大。使用分屏功能，缺陷区域的高倍率图像可以显示在低倍率图像旁边，使用户可以始终跟踪在高倍率观察期间看到的内容。
此外，通过深景深和实时深度合成，即使存在表面不规则，也可以通过清晰的图像观察到亚微米裂纹。
横截面试样上焊料空洞的观察
VHX系列4K数码显微镜提供全聚焦的截面图像，即使有不充分的抛光带来的不规则。这些图像可以进行高分辨率的观测，不会忽略任何空隙。
PCB截面的定量分析
VHX系列4K数字显微镜能够实现高精度的自动面积测量和计数与高分辨率放大图像。这些功能允许用户使用单个单元进行定量分析和生成报告，大大提高了效率。
基于焊料圆角外观的粘接强度评估
使用传统显微镜时，由于焊料表面的反射，照明很难设置，从而导致操作员之间的结果差异。
VHX系列4K数码显微镜具有多光源功能，按下按钮即可自动获取全方位照明数据。
通过多光照功能，可以从捕获的图像中选择最适合用于观测和评价的图像，大大减少了传统的调光时间。自动保存不同光照条件下的图像数据，可立即加载其他不同光照条件下的图像。
此外，使用眩光消除功能和环形反射消除功能可以抑制焊料特定的反射光，从而能够以清晰的图像观察焊点外观。
具有焊料质量保证所必需的所有功能的装置
VHX系列4K数字显微镜具有许多其他功能，如2D和3D测量，并使观察、分析、测量和报告可以通过一个单一的单位执行。
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