在 SMT 外观检验中,立碑和偏位是贴片工序高频出现的判定争议点。立碑通常直接判退,偏位则容易出现“看着偏但到底能不能放”的扯皮。要把外观检验定级做稳,不能只靠目视感觉,需要把缺陷定义、测量基准、量化允收线和等级对应关系写清楚。
一、先给结论:立碑按缺陷拒收,偏位按量化比例分级
在同一张检验图纸上,立碑与偏位不应混为同一类问题。立碑是元件一端翘起、仅另一端与焊盘连接,焊点失效或不可靠,IPC-A-610 及多数工厂内控标准均直接判为拒收,不因产品等级 1/2/3 而放宽。偏位是元件在 X/Y 方向偏移或旋转,只要端子与焊盘搭接面积仍在允收范围内,可作为允收或制程警示处理。定级逻辑是:先判断是否存在立碑,再做偏位量化,最后按产品可靠性等级归入允收、条件允收或拒收。
二、立碑的缺陷定义与形成特征
立碑也称“曼哈顿现象”或“墓碑效应”,常见于 0201、0402、0603 等矩形片式元件。典型外观是一端端子完全离开焊盘并向上翘起,另一端仍与焊料连接。形成机理与两端焊膏熔化不同步有关:一端焊膏先熔化产生润湿力,将元件拉起;另一端焊膏尚未熔化,无法形成拉力平衡。热风再流焊中,如果焊盘两端热容量差异大、氮气氧含量异常、焊膏印刷偏移或贴片压力不足,都会放大立碑概率。
外观检验时,立碑的判定点不是“翘起多少”,而是“是否脱离可焊端与焊盘的正常连接”。只要元件任一端可焊端离开焊盘,无论夹角大小,都应判为立碑缺陷。对 0201 小元件,可借助 10~20 倍放大镜或 AOI 阴影判定,避免目视漏判。
三、立碑判定标准:外观定级不需要分 1/2/3 级
很多工厂问立碑在 IPC 1、2、3 级中怎么区别。实际应用上,立碑不适用“等级放宽”逻辑。IPC-A-610 对矩形片式元件的立碑归入缺陷条件,原因是端子无法形成符合要求的焊接连接,影响电气连续性。即使 1 级消费类产品,只要立碑导致开路或仅一端连接,也不能接受。
建议将立碑分为两类:
① 完全立碑:一端端子与焊盘完全无连接,元件呈明显角度翘起,直接判 D 类拒收。
② 半立碑/倾斜:端子边缘仍与焊膏接触但焊点高度异常,元件本体与 PCB 面夹角大于 15°,应判为拒收并隔离复核。可结合 2D AOI 的平均高度差与 3D AOI 的翘起高度数据,设定阈值,例如 0402 元件翘起高度 ≥0.08 mm 即触发复判。
四、偏位的测量基准:用“最不利搭接宽度”计算
偏位不能只看中心线。正确做法是以元件可焊端与焊盘的搭接最窄处作为测量基准。常见误区是用元件中心点和焊盘中心点直接量偏移距离,这种方法忽略了元件尺寸、焊盘伸出长度和端电极形状对焊接强度的影响。检验时,应分别记录 X 向偏移、Y 向偏移和旋转角,取最不利一侧计算搭接比例。
以矩形片式元件为例,量化偏位可先锁定三个值:元件端子宽度 W、焊盘宽度 P、实际最小搭接宽度 C。允收线可按 C ≥ 75% W 或 C ≥ 75% P,取较小者作为基础线;再结合侧面偏移率 A 判定。若 AOI 无法识别端子边界,应用 20 倍以上光学设备复测。
元件端子左右超出焊盘方向的偏移,影响搭接宽度。
元件沿焊盘长度方向偏移,易造成末端悬出。
元件相对焊盘呈角度,需测量对角线端子最不利点。
对 0402 及以上元件,旋转角一般内控 ≤5°,对 0201 元件建议 ≤3°,超过后即使端子仍有搭接,也应升级为制程警示或拒收。
五、偏位允收等级:按 IPC 1/2/3 级与内控加严表
偏位能定级,是因为其对焊接强度的影响程度可通过搭接面积量化。以下表为矩形片式元件侧面偏移与末端偏移的常见分级,适用无底部焊端的标准 chip 件。IPC-A-610 通用允收线为侧面偏移 ≤25% W/P 取较小值、末端偏移不允许;表内 3 级数据为汽车、医疗、航空等可靠性等级的内控加严建议。
| 检验项 | 1级一般电子产品 | 2级工业/通讯 | 3级汽车/医疗/航空 |
|---|---|---|---|
| 侧面偏移 A | ≤25% W/P,取较小值 | ≤25% W/P,取较小值 | ≤20% W/P,取较小值 |
| 末端偏移 B | 不允许 | 不允许 | 不允许 |
| 最小搭接宽度 C | ≥75% W/P,取较小值 | ≥75% W/P,取较小值 | ≥80% W/P,取较小值 |
| 旋转偏移 θ | ≤5° | ≤5° | ≤3° |
上表的应用逻辑是:先看末端偏移,只要端子沿焊盘长度方向悬出焊盘即判拒收;再看侧面偏移和最小搭接宽度。若产品为 3 级,某 0603 焊盘宽度 0.30 mm,侧面偏移量达到 0.07 mm,比例约 23%,按 3 级内控应拒收或降级评审,不能直接放行。
六、SMT 外观检验定级流程
产线遇到疑似偏位或立碑时,按以下顺序定级,不要先争论“能不能用”。
第一步:确认是否立碑。用 10~20 倍光学设备或 AOI 3D 高度图判断任一端子是否离开焊盘。发现立碑,直接标记拒收,不进入偏位流程。
第二步:区分偏移方向。确认是 X 向、Y 向还是旋转偏位,记录最不利点,避免用“整体看着偏”描述。
第三步:测量搭接数据。读取元件端子宽度 W、焊盘宽度 P、最小搭接宽度 C,计算侧面偏移率 A 和搭接率 C/W、C/P。
第四步:对照产品等级。按 1/2/3 级允收表和客户特殊要求判定。3 级产品不得使用 1 级宽松线。
第五步:闭环处置。允收件继续流转;制程警示件标记并反馈;拒收件隔离、开不良单并通知贴片/炉前复调。
七、易混淆场景与争议裁决
现场最容易争议的不是明显立碑,而是“歪着但焊住”的偏位。三种情况需要特别明确:
一是元件端子已滑出焊盘但仍被焊料拉回,形成侧面连接。外观看起来焊接饱满,但搭接面积不足,应按最小搭接宽度拒收。
二是旋转偏位下,元件对角线方向端子看似超出焊盘,但纵向仍搭接。此类必须按最不利端子测量,不得用中心线偏移替代。
三是 0201 小元件因视觉误差导致的假偏位。建议 AOI 调取 3D 高度图,确认端子底部与焊盘的润湿角。润湿角 >90°或端子浮高 >0.05 mm,应推翻“可接受偏位”的初判。
八、总结:立碑零容忍,偏位看量化
立碑和偏位的定级不是同一套标准。立碑是功能性缺陷,一旦元件端子脱离焊盘,不论 1/2/3 级均应直接拒收。偏位则是程度问题,必须先测元件端子宽度、焊盘宽度、最小搭接宽度,再按 IPC-A-610 与工厂内控线判定。对 3 级产品建议将侧面偏移控制在 ≤20%、最小搭接 ≥80%、旋转 ≤3°;对 1 级产品也要守住侧面偏移 ≤25%、末端偏移不允许的底线。
外观检验员要减少“目视经验”对判定结果的影响,把立碑和偏位拆成可测量、可记录、可追溯的数据项。只有检验动作稳定,炉前贴片和回流焊的改善才不会因为标准不统一而反复。