文章来源：SMT工程师之家

一、FT-IR技术简介

傅里叶变换红外光谱（FT-IR）技术是一种先进的光谱分析手段。其工作原理基于干涉调频的巧妙设计。光源发出的光首先经过迈克尔逊干涉仪，在这个过程中，光被调制为干涉光。随后，干涉光照射到样品上，样品中的分子会选择性地吸收与其振动频率相匹配的红外辐射。

这种吸收作用导致干涉光的强度和相位发生变化。接收装置收集这些带有样品信息的干涉光，并将其传输给计算机软件。计算机通过复杂的傅立叶变换算法，将干涉信号转化为我们所熟悉的光谱图。

在这个转化过程中，能够精确地反映出样品分子中各种官能团的振动和转动信息。这些信息以吸收峰的形式呈现于光谱图中，不同位置和强度的吸收峰对应着不同的官能团及其所处的化学环境。

通过对FT-IR光谱图的细致分析，研究人员能够深入了解样品的分子结构、化学键的特性以及化学组成等重要信息。这为材料科学、化学分析、生物医学等众多领域的研究和应用提供了强有力的支持。

二、FT-IR在SMT工艺中的检测环节

1. 锡膏成分分析

FT-IR 在锡膏成分分析中发挥着重要作用。对于金属粉末，它可以提供有关金属元素的化学键信息，辅助确定金属的种类和存在形式。在溶液分析中，FT-IR 能够通过特征吸收峰识别出二乙二醇己醚、松香和苯并三氮唑等主要物质，并对其含量进行半定量分析。对于悬浮物，FT-IR 可以根据特定的振动吸收峰，如酰胺基的伸缩振动、羰基的伸缩振动等，确定其为聚酰胺类物质，进而推测其可能的化学结构和性质。

在具体的分析方法上，首先要对锡膏进行前处理，将其分离为金属粉末、溶液和悬浮物等不同部分。然后，针对各个部分分别进行 FT-IR 测试。测试时，需要注意样品的制备和测试条件的选择，以确保获得准确和可靠的光谱数据。

2. 焊料质量评估

FT-IR 可通过检测焊料在焊接前后的化学结构变化来评估焊接质量。焊接过程中，焊料可能发生化学反应，导致化学键的改变。FT-IR 能捕捉这些变化，例如观察到某些官能团的出现或消失，从而判断焊接是否充分、是否存在杂质或不良的化学反应。

此外，通过与标准的良好焊接样品的 FT-IR 光谱进行对比，可以更直观地评估当前焊接样品的质量。如果光谱特征相似，表明焊接效果较好；若存在明显差异，则可能暗示焊接存在问题。同时，结合其他分析方法，如扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等，可以更全面、准确地评估焊接质量和效果。

三、FT-IR在SMT工艺中的优势

1. 高准确性与灵敏度

FT-IR 在 SMT 工艺中展现出极高的准确性与灵敏度。在 SMT 这样对精度要求极高的工艺中，FT-IR 能够精准地检测到微小成分的变化和细微的结构调整。例如，它能敏锐地捕捉到焊料中微量的化学成分变化，哪怕是微小的杂质或添加剂的差异，都能通过特征吸收峰的位置和强度变化得以反映。同时，对于 SMT 中常见的表面贴装元件（SMD）的封装材料，FT-IR 能够精确分析其分子结构的细微变化，从而判断其质量和性能是否符合要求。这种高准确性和灵敏度，使得 SMT 工艺中的质量控制和问题排查能够更加精准和高效。

2. 非破坏性检测

FT-IR 在 SMT 工艺检测中的另一个显著优势是其非破坏性的特点。这意味着在检测过程中，样品能够保持完整，不会受到任何损坏。这一特性使得同一样品可以进行多次检测，或者在检测后仍然能够继续用于后续的生产流程或其他分析。例如，对于已经完成贴片的 PCB 板，使用 FT-IR 进行检测后，不会影响其原有性能和结构完整性，还可以继续进行后续的组装和测试环节。这种非破坏性检测特性不仅节省了样品成本，还提高了检测的效率和灵活性，为 SMT 工艺的优化和改进提供了极大的便利。

四、FT-IR在SMT工艺中的局限性

1. 复杂样品分析的挑战

在面对复杂的SMT工艺样品时，FT-IR可能会面临一些分析难度。SMT工艺中的样品成分往往复杂多样，可能包含多种金属、有机物、无机物以及它们的混合物。这使得FT-IR在识别和区分各种成分时变得困难，因为不同成分的吸收峰可能会相互重叠，导致难以准确判断每种成分的存在和含量。

此外，对于一些微小的结构变化或低浓度的成分，FT-IR可能不够灵敏，难以检测到这些细微的差异，从而影响对样品全面和准确的分析。

2. 数据解读的复杂性

FT-IR产生的数据在解读时需要丰富的专业知识和经验。不同官能团的吸收峰位置和强度可能会受到多种因素的影响，如分子间相互作用、样品的物理状态等。这就需要分析人员对这些影响因素有深入的理解，才能准确地解读光谱数据。

而且，对于复杂的SMT工艺样品，光谱图中的峰可能众多且相互干扰，需要仔细辨别和分离各个峰所代表的官能团，这要求分析人员具备扎实的化学和光谱学知识，以及丰富的实践经验。

在定量分析方面，建立准确的定量模型也并非易事，需要考虑到各种变量和误差来源，这进一步增加了数据解读的复杂性。

五、FT-IR在SMT工艺中的应用前景

1. 与新技术的融合

随着 5G、物联网和人工智能等新技术的迅速发展，FT-IR 与这些技术的融合将为 SMT 工艺带来诸多创新可能。例如，结合 5G 技术的高速和低延迟特性，FT-IR 检测数据的传输速度将大幅提升，实现实时在线监测和远程控制，使检测更加高效和便捷。通过物联网技术，FT-IR 设备可以与 SMT 生产线上的其他设备实现互联互通，形成智能化的监测网络，对生产过程中的每一个环节进行精准把控。

人工智能则能够助力 FT-IR 数据分析，通过深度学习算法快速准确地识别和分析复杂的光谱数据，提高检测的准确性和效率，还能预测可能出现的质量问题，提前采取措施进行预防。

2. 应对行业发展需求

SMT 工艺的不断发展对 FT-IR 检测提出了更高的要求。随着 SMT 工艺向微型化、高密度化和高精度化发展，FT-IR 需要具备更高的分辨率和灵敏度，以检测微小部件中的细微成分变化和结构差异。

同时，为了适应快速变化的生产节奏，FT-IR 检测速度需要进一步提高，实现快速批量检测。在应对复杂的多材料混合体系时，FT-IR 要不断优化算法和分析方法，提高对复杂成分的分辨能力。

此外，FT-IR 还需与其他先进的检测技术相结合，形成互补优势，为 SMT 工艺提供更全面、准确的检测结果，满足行业对高质量、高效率生产的需求。

六、FT-IR具体应用案例解析

1. 锡膏成分分析案例

在某电子厂的 SMT 生产中，发现一批产品的焊接质量不稳定。通过 FT-IR 对锡膏成分进行分析，发现其中的松香含量低于正常水平，导致助焊效果不佳。具体来说，FT-IR 光谱显示特征吸收峰的强度明显低于标准锡膏，经过定量分析，确定松香含量仅为 3.5%，而正常应在 4.7%左右。这一发现帮助厂家及时调整锡膏配方，提高了后续产品的焊接质量。

2. 焊料质量评估案例

某企业生产的 PCB 板在回流焊接后出现部分焊点不牢固的问题。利用 FT-IR 检测焊接前后的化学结构变化，发现部分焊料在焊接过程中未充分发生化学反应，导致化学键结合不紧密。与标准良好焊接样品的光谱对比，发现关键官能团的吸收峰存在差异。结合 SEM 和 EDS 分析，进一步确定是焊接温度不均匀所致。企业据此优化了焊接工艺，解决了焊点不牢固的问题。

3. 检测 PCB 表面污染物案例

一家电子产品制造商的 PCB 板在组装后出现性能异常。使用 FT-IR 对 PCB 表面进行检测，发现存在微量的有机污染物。FT-IR 光谱中特定的吸收峰表明污染物为某种酯类物质。通过追溯生产流程，确定是在某个清洗环节引入的。及时改进清洗工艺后，产品性能恢复正常。

七、结语

FT-IR 在 SMT 工艺分析中具有举足轻重的地位。它为锡膏成分分析、焊料质量评估等关键环节提供了精准且有效的手段，有助于确保产品质量，提高生产效率，降低生产成本。

通过对分子结构和化学键的精确检测，FT-IR 帮助我们深入理解 SMT 工艺中的化学变化，为优化工艺参数、解决质量问题提供了科学依据。

展望未来，我们期待 FT-IR 在 SMT 领域能够不断创新和发展。随着技术的进步，FT-IR 的分辨率和灵敏度有望进一步提升，使其能够应对更加复杂和精细的分析需求。

同时，我们也期待 FT-IR 能够与更多先进的检测技术深度融合，形成更加完善的综合检测体系，为 SMT 工艺的持续发展提供更强大的支持。

相信在未来，FT-IR 将在 SMT 工艺中发挥更加关键的作用，推动电子制造行业向更高质量、更高效率的方向迈进。