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無鉛回流(liú)焊接中的質量問題處理

文章作者:小編 人氣: 發(fā)表時間:2021-01-05 13:53:11

焊接質量問題的(de)定義和分類:
在SMT應用中,產品的焊接(jiē)質量可以用以下的定義來描述(shù)。
“在設計意圖的使用環境、方式和壽命期中,能夠維持某個程度的機械和電氣性能。”
在這定義中,“使用環境”指使用的場合,如室內或是(shì)室外、靜(jìng)止的工作台或移動的交通工具上、以及環境的溫濕度等等;“方式”主要指的是通電工作模式。例(lì)如(rú)一天中會開關多次的(如手機、電腦、MP3、汽車電子(zǐ)等產品),或通電啟動後(hòu)基本不關機的(如(rú)通信機站(zhàn),家用電話,供電保護(hù)等產品);“壽命期”指得是產品的預期使用期。這些都會因為(wéi)行業情況和(hé)企業定位的不同而有所差異(yì),也是設計部門必須給於定義的,所以以上的定義中說“設計意(yì)圖”。“維持某(mǒu)個程度”指的是可(kě)以接受的失誤或失(shī)效程度,例(lì)如說1%的產品失效,或某個(gè)性能量化上的20%下降之類的定(dìng)義。
從以上的定義(yì)中,提出了一點我們在日常生(shēng)產中經常沒有很(hěn)好的照顧到的,就是產品的“壽命”問題(tí)。由(yóu)於檢(jiǎn)測技術手段,以及成本和知識等的限製(zhì),在(zài)目前的SMT用戶群中,能(néng)夠較足夠照顧到這方麵的用戶為數不多。所以我們不難在(zài)市場上看到'不耐用(yòng)'的產品。
對於那些想搞好SMT的企業來說,質量的定(dìng)義必須包括兩大類。就是'零(líng)時質量'和'可靠性'(或'壽命')。'零時'指的(de)是使用時間為零(líng)。也就是交貨時的質量表現。如果不考慮包裝、運輸、庫存等影響,就是製造商發貨時(shí)的質量,通過FT(功能測試)、校驗等(děng)工(gōng)作把關的質量。而由於客戶接收到不良品後會投訴退貨,一般(bān)製造(zào)商對(duì)這方麵的表現(xiàn)比較了解。但對於'可(kě)靠性'方麵的(de)表現(xiàn)就未必有足夠詳細的記錄和數據來量化了。
除了區分'零時'和'壽命'質量外(wài),焊接質量還可(kě)以分(fèn)成'焊點'和'非焊點'或'材料'質量。'焊點'質量顧名思義(yì)指的是回流焊焊點(diǎn)是否能在使用壽命期內以及使用環境條件下堅固的保持其機械(xiè)和電(diàn)性接合(hé)性能(néng)。在(zài)回流焊接中(zhōng),整個產(chǎn)品,包括所(suǒ)有PCBA上的器件和(hé)基板等材料都會經過高溫,而不(bú)良或不配合的高溫控製(zhì)可能會對這些材料進行破壞,這就需要工程師們去研究和處理'非焊點'質量了。典型的非焊點(diǎn)質量(liàng)問題如器件封裝(zhuāng)的(de)爆裂(liè)或分層,材料熔化等等。
焊點質量的保證,需要滿足(zú)幾個外部和內部因素。外部條件有以下三點:
1.足夠和良好的潤濕;2.適當的焊(hàn)點大小;3.良好(hǎo)的(de)外形輪廓(kuò)。
足夠和良好的潤濕,是讓我們知道'可焊性'狀況的重要指示。一個未(wèi)潤濕的焊點很難有足夠的IMC形(xíng)成,這也就間接告訴我們焊接(jiē)質量是差的(de)。這裏要提醒一點,有潤濕(shī)跡象雖然表示可焊性存在,但還不能完全表示IMC的合格。而IMC形成的(de)程度或狀況,才是決定焊(hàn)點(diǎn)可靠性的關(guān)鍵。這是外觀檢查能力的一個重要限製。
焊點的大小,直接決定焊點的機械強度(dù),以及承受疲勞斷裂和蠕(rú)變(biàn)的(de)能力。在回流(liú)焊接(jiē)技術中,一般焊點的材料(liào)多來(lái)自錫膏的印刷量(liàng)。在和器件焊端材料匹配不理(lǐ)想的情況下,大焊點有(yǒu)時候也(yě)可以起著緩(huǎn)衝質量問題的作用。從以(yǐ)上的觀點上,我們希望(wàng)焊點偏大為佳。不過太大的焊點也可能(néng)帶來(lái)問(wèn)題。例如影響潤濕的檢查性,以及容易造成吸錫、橋接等工藝問題,甚至還可能縮短電遷移故障壽命等。
焊點的外形輪廓也很重要。由於在使用中,焊點結構內部的各部分所承受的應力並不一樣,以上提到的'焊點大小'因素還必須和這'外(wài)形輪廓'因素一(yī)並考慮。例如一個'少錫'出現(xiàn)在翼型引腳'足尖'的問題,在可靠性考慮上就沒有出現在(zài)'足跟'部位(wèi)來的嚴(yán)重(chóng)。
焊點(diǎn)質量的內部結構因素也有以下三個主要方麵應該得到保證。
1.適當的金屬間合金層;
2.充實的焊點內部結(jié)構;
3.焊點內部的微晶結構。

金屬間合金IMC的形成狀況,是決定焊點機械強度的(de)關鍵。不同的金(jīn)屬會(huì)形成不同成分組合的IMC,而其強度也有所不同。所以在選擇器件、PCB焊盤鍍層金屬和錫膏金屬的匹配上是個確保(bǎo)質量的重要工作。在選對適當的材料後,接下來的問題就是通過焊接工藝的控製,使IMC形成良好的厚度了。IMC未形成(chéng)時我們稱該焊點為'虛焊',其結構是不堅固的。但由(yóu)於(yú)IMC本身是個脆弱的金屬,所以(yǐ)一旦形成太(tài)厚時,焊(hàn)點也容易在IMC結構中(zhōng)斷裂。所以控製IMC厚度便成(chéng)了焊接(jiē)工藝中的一個重點。
焊(hàn)點的內部必須是(shì)'實'的。由於在回流(liú)焊接工藝(yì)中,錫(xī)膏和PCB材料等會有發出氣體(tǐ)的現象,在焊(hàn)點外觀看來適當合格的情況下,其內部有可能因為這些(xiē)氣(qì)體的散發而充氣,出(chū)現一些大大小小(xiǎo)的(de)氣(qì)孔。使該焊點的性能實際上類似'焊點(diǎn)小'的情況,可靠(kào)性受到(dào)威脅。
焊(hàn)點的微晶結構,受到加熱溫度、時間以及熱冷速率的影(yǐng)響。不同粗細的結構也出現(xiàn)不(bú)同的抗疲勞能力。這問題在傳統錫鉛中的影響(xiǎng)不(bú)是很大。不過在(zài)進入(rù)無鉛技術後(hòu),有報告指出對某些合金材料是敏感的。用戶在選擇(zé)無(wú)鉛材料時最好按本身情況給於必要的評估考(kǎo)慮。
'非焊點'質量(liàng)方麵(miàn)。我們所關心的材料(器件和PCB)的耐熱性。作為用戶,一般我們是在DFM(可製造性設計)流程中(zhōng),在選(xuǎn)擇時向(xiàng)供應(yīng)商索取這方麵的技術資(zī)料。而目前(qián)供(gòng)應商較流行的做法,是提(tí)供給用戶一個類似'回流曲線'的標準,上麵(miàn)標示了溫度和時間極限,供用戶跟從使用。其實這(zhè)種做(zuò)法有待改進。因為器件並非單一材料,而是由(yóu)不(bú)同材料、有結構性設計(jì)和(hé)工藝加工過的'產品'。目前這種耐熱性指標(biāo)描述法,並不能很精確的控製和保證質量。我在將來的文章中再提(tí)供更多更詳細的解釋。讀者們現在該(gāi)知道的(de),是我們必須(xū)有個耐熱指標來跟從和控製我們的焊接工藝。
焊點質量的判(pàn)斷:
目前業界多數用來對焊接結果進行把(bǎ)關的手段,是采用(yòng)MVI(目視)或AOI(自動光學檢(jiǎn)測),配合以ICT(在線電性測試)和FT(功能測試)。前者(zhě)屬於(yú)'外觀'檢驗,雖然可以檢出部分工藝問(wèn)題,但還(hái)不能覆蓋所有的外觀故障模式。能力較強的是使用顯微鏡人工(gōng)目檢的做法。不過由於速度和成本關係並沒(méi)有被采(cǎi)用。AOI速度效(xiào)率雖然較好,但檢出率還不太理想。後麵(miàn)的兩種檢測屬(shǔ)於電性檢測而非工藝檢測。也(yě)就是是說,工藝問題必須要嚴重到在檢測時已經造成電性問題或差異(yì),這工藝問題才能被這兩種方法檢出。比如說,焊點太小的工藝問題,大部分時候並未能(néng)造成電性問題或差異(yì)。像(xiàng)這類工藝問題就無法被(bèi)識別或檢出。
不論是前者的外觀檢測或是後者的電性檢(jiǎn)測(cè),他們對焊(hàn)點的壽命都還(hái)無法具有(yǒu)較高的檢出(chū)率。先前我們談到質量的外部(bù)和內部結構因素。在內部結構因素上,這些常用的做法都缺乏檢驗能(néng)力。所以嚴格來(lái)說(shuō),目前我們的檢查技術,是無法提供(gòng)足夠的質量保證的。我將(jiāng)在將來的文章中和大(dà)家更深入的(de)談論(lùn)質量保證方麵的課(kè)題。
回流焊溫度曲線大觀:
在我們討論一些回流(liú)焊(hàn)接工藝故障之前,我們(men)先來回顧一下回流焊接工藝的(de)回流焊接曲線。以便我們稍後(hòu)和故障模(mó)式對應。讀(dú)者如果要(yào)知道有關回流工藝更詳細(xì)的,可(kě)以參考2004年(nián)的“回流焊(hàn)接(jiē)技術的工藝要點和技術整合考慮(lǜ)”一文。
一個典型的回流焊接工藝的時間/溫度曲線類(lèi)似以下圖一所示。
從圖中我(wǒ)們可以看到,整個回流焊接過程可以分5個工序。即是:
1.升溫
2.恒溫(也稱預熱或揮發)
3.助(zhù)焊
4.焊接(jiē)
5.冷卻
第一工序的升溫目的,是(shì)在不損害(hài)產品的情況下,盡快使PCBA上的各點的溫度進入工作狀態(tài)。所謂工作狀態,即(jí)開始對無助於焊接(jiē)的錫膏成份(fèn)進行揮發處理。
第二個工序如其三個名稱(恒溫、揮發、預熱)所表示的,具有三方麵的作用。一是恒溫,就是提供足夠的時間讓冷點的溫度'追'上熱點。當焊點的溫度越接近熱風溫(wēn)度時,其升(shēng)溫(wēn)速率就越慢,我們就利用這種現象來使冷點的溫(wēn)度逐漸接近熱點溫度。使熱冷點溫度接近的目的,是為了減(jiǎn)少進入助焊和焊接區時峰值(zhí)溫差的幅度,便於控製個焊點的質量和確保一致性(xìng)。恒溫區的第二個作用是對錫膏中已經(jīng)沒有用的化(huà)學成份進行揮發處理。第三個作用則是避免在進入下個回流工序,麵對高溫(wēn)時受到太大的熱衝擊。
助焊工序是錫膏中的活性材料(助(zhù)焊劑)發揮作(zuò)用的(de)時候。此刻的溫度和時間提供(gòng)助焊劑清洗氧化物(wù)所需的活化條件。
當溫度進入焊接區後,所提供的熱量足以熔化錫膏的金屬顆粒。一般上器件焊端和PCB焊盤所使(shǐ)用的材料,其熔(róng)點都高於錫膏,所以本區的開始溫度由錫膏特性決定。例如以63Sn37錫膏來說,此溫度(dù)為183oC。升溫(wēn)超過此溫度後,溫度必須(xū)繼(jì)續上升,並保持足夠的時間使熔化的錫膏有足(zú)夠的潤濕性,以及能夠和各器件焊端以及PCB焊盤間形成適當的(de)IMC為準。
最後的冷卻區作用,除(chú)了使PCBA回到(dào)室溫便於後工序(xù)的操作外,冷卻速度也可以控製焊點內部(bù)的微結晶結構。這影響焊點(diǎn)的壽命。
回流焊接工藝故障和(hé)曲線的關係:
以上提到的5個回流焊接工序(xù)中,每一部分都有它的作用,而相關的故障模式也不同。處理這些工藝問題的關鍵在於對它們的理解以及如何(hé)判斷故障模式和工序的關係。
比如(rú)第一個升溫工序,如果設置不當造成的(de)故障(zhàng)將可能是'氣爆'、'濺錫引起的焊球'、'材料受熱衝(chōng)擊損壞'等問題。第二段的'恒溫'工序可能造成的(de)問題(tí)卻不盡相同。這一工序的故障(zhàng)模式可能是'熱坍塌'、'連錫橋接'、'高殘留物'、'焊球'、'潤濕(shī)不良'、'氣孔'、'立碑'等等。在焊接過程中,爐子的特定溫區負責處理曲線中的某一時間(jiān)段或工序,但我們(men)一般無法看到焊接的真正過程(目(mù)前的爐子並沒有提供這些措施或方便,即使有些爐子安裝玻璃窗口的也因為焊點小,窗口距離遠而無法清楚觀察)。而隻能見到焊後的結果(guǒ)。如(rú)果要解決問題,我們就必須要具備能夠從故障模式推斷出相關工藝工序的能力。要做到這(zhè)一點,除了需要有很好的現象觀察和捕抓能力(lì)外,首先必(bì)須對各種故障現象的原理有很具體的認識(注一)。
回流焊接的故障(zhàng)模式:
在典型的回流焊接PCBA組裝工藝中(zhōng),回流焊接工序後經常是用戶用做檢查和質控點的地方。這裏所觀察到的問題,雖然不都是因(yīn)為回流焊接工藝所(suǒ)引起的,但也有不少(shǎo)故障(zhàng)模式是和回流工藝的設置或控(kòng)製不(bú)當有關。要有效和徹底的解決問題,我們必須對這些故(gù)障模式,包括(kuò)回流和非回流工藝的,包括線上和線外的(注二),都給於研究和控製。 這才能發揮技術整合的作用(yòng)。
如果我們把焦點隻放在'回流焊接工藝'上,所常見到的故障模式有下列幾種。
1.      潤濕不良或不足(zú);
2.      虛焊 / 弱焊(包括因為熱能不足造成的,見注三);
3.      回流(liú)不足(zú)(焊料未(wèi)全熔化);
4.      移位 / 飛料(包括'立碑');
5.      收錫 / 縮錫(xī);
6.      錫流(liú)失(造成少錫或開焊);
7.      橋接 / 短(duǎn)路 / 連(lián)錫;
8.      錫球 / 錫珠;
9.      '爆米花'效應;
10.  器件的熱(rè)損壞;
11.  焊點內出現氣孔或真空孔;
12.  焊點粗糙;
13.  焊(hàn)點(diǎn)表麵出現裂痕或斷裂(liè);
14.  二次(cì)溶化(出現在混裝工藝(yì)或雙回流工藝上)。
以上除了第2項的'虛焊 / 弱焊',部分第10項的'熱損壞',以及第(dì)11項的'氣孔'故障模(mó)式外,都是屬於(yú)和'零時故(gù)障'和'外觀'有關的(de)。而在'可(kě)靠(kào)性'或'壽命(mìng)'故障相關的故障模式中,我們還有另外的描(miáo)述做法。這(zhè)是將上述2,10和11項(xiàng)的3種故障模式通過使用中的破壞(或測試)模式來定義。常用的模式有以下幾種:
1.疲(pí)勞斷裂;
2.蠕(rú)變斷裂;
3.抗拉(注四);
4.抗切(注四(sì));
5.抗震;
6.抗撞擊。
'零時故障'的14項故障模式,和'可靠性'的6個故障模式有一定的關(guān)係存在(zài)。在適當的DFR(可靠(kào)性設計)和DFM(可製造性設計(jì))下,如果能夠保證'零時故障'的14個故障模式受控,我們可以在很大的程度上保證產品的'可靠性(xìng)'。也就是這個關係,使我(wǒ)們得(dé)以通過較可行的生產質量管理和檢驗來做到對可靠(kào)性的保(bǎo)證。
故(gù)障模式(shì)分析和解決案例:
在SMT技術中,所(suǒ)有故障(zhàng)模式(shì)都非單一因(yīn)素所造成。把各個故障模式的(de)因素找出來(lái)並進行研究,通(tōng)過了解來控製各個要素是用戶基礎工藝工程師的主要工作。下麵我們來看看一個(gè)故障原(yuán)理的例子。希望(wàng)通過這案例能使讀者更好(hǎo)的認識技術整合應用的理念。
我們以(yǐ)第一種的潤(rùn)濕不良(liáng)或不足的問題為(wéi)例,這故障的成因牽涉到物料種類或特性、包裝(zhuāng)、庫存、後勤搬(bān)運(yùn)、工藝等多方麵的因素。在(zài)供應鏈或產業化的角度來看,則牽涉到設計部、供應商、倉庫後勤部、以及(jí)生產工藝等部門的工作。在技術整合管理的要求上,這些(xiē)部門都必須對各自的責任進行配合(hé)定義,並確保各(gè)自做好本分工作。這樣才能(néng)預防(fáng)問題的發生(shēng)。而所(suǒ)謂各自之間(jiān)的(de)配合,是指通過技術原理(lǐ)和成(chéng)本利潤考慮來給工作指標定義。所以(yǐ)在技術整(zhěng)合管理前,我們必須對整個組裝技術(shù)進行足夠的了解,才能(néng)使(shǐ)我們(men)做出正確適當的(de)決策(cè)。
要(yào)確保潤濕,首要的條件就是焊(hàn)接金屬的特性。'潤濕'是一種相對特性,所以材(cái)料間的匹配是個關鍵。在一個使(shǐ)用(yòng)回流焊接的典型焊點(diǎn)上,包(bāo)括了三種材料。也就是器件的(de)焊端、錫膏(gāo)和PCB焊盤的表麵鍍層(céng)。從(cóng)用戶的角度(dù)來(lái)說,很不幸(xìng)的,供應商們(men)發(fā)明了不隻一種,而是為數不少(shǎo)的配搭組合。在含鉛技術(shù)中,雖然錫膏合金的種類不算多,但在(zài)PCB焊盤(pán)鍍層(céng)上,尤其是(shì)器件(jiàn)焊端鍍層上,卻也出現了不少的選擇。這些材料的相對潤濕性(xìng)並不(bú)一致。而更糟的是,但這些材料配合其他考(kǎo)慮(lǜ)因素時,例如同一PCBA上擁有眾多的(de)器件種類,各器件焊端的鍍層厚度,焊端內層材料,焊端的電鍍工藝,庫存時間和(hé)條件等等後,更形成了一個可(kě)說(shuō)是多變複雜的特性差異(yì)狀況。材料的選用是用戶設計(jì)部的工作,所以確(què)保所選(xuǎn)用材料適合本身或外加工廠的製造能力(注五)是個首要的工作。這就是技術整合管理中的DFM元素(sù)。這部分(fèn)的工作做到位時,用戶可以保證所(suǒ)要的物料具備適合程(chéng)度的潤濕性。
用戶設計部(bù)門通過整合分析指定材料的種類和鍍層厚度後,保(bǎo)證潤濕性的(de)工作隻(zhī)是個開(kāi)始(shǐ),我們隻知道技術的可行,而離開(kāi)質量保證尚有一段(duàn)距離。用戶的下個關注(zhù)項目是采購或供應商評估和質量監控。所選用的供應商,必須具備(bèi)足夠(gòu)的製造技術和質量管理能力,以確保提供的材料都能符合設計部門(mén)的要求。包括金屬或合金的純度、鍍層厚度(dù)、內層金屬間的清潔度、電鍍密度等(děng)等(děng)。做到這一步,用戶就可以(yǐ)有效的確保來料是有潤濕(shī)性(xìng)保證的。
對於大多數用戶來說,目前能采用JIT管理和運作模式的並不(bú)多,即(jí)使有推行的也(yě)隻(zhī)是局部(bù)關鍵物料的(de)推(tuī)行。所(suǒ)以(yǐ)器件物料的(de)庫存還是(shì)日常的運作和管理工作。一些行業(yè)的市場(chǎng)特性,以及一些管(guǎn)理水平較高(gāo)的企(qǐ)業,一般的庫存時間並不算長,也因此不成為質量問題的主因。但也有另外的一部分用戶,由於行業市(shì)場特性,比如超小(xiǎo)批量的生產,或成本壓力等(děng)等,或是管理水平偏低等(děng)因素,造成庫存時間偏長的(de)現象。對於這些用戶,庫存管理就可能成為潤濕性(xìng)故障模式的(de)一個重要控製環節了。做到這一步,用戶能夠確保物料在生產時具備良好(hǎo)潤濕性的(de)條件。
另外一個必(bì)要的工作,就是建立起工藝能力了(le)。也就是選擇工藝和製定工藝特性參數。我們這裏(lǐ)舉的是回流焊接的例子,所以工藝選擇也就是回流焊接。至於工藝(yì)特性參數,對'潤濕不良或不足'這一故障模式而言,在於回流工序中的第二至四工序。也就(jiù)是'揮發'、'助焊'和'回流'三個工序(xù)。其中尤其以後兩道工序為主要控製點。'揮發'工序如果做得不好(hǎo),殘留的揮發物將影響(xiǎng)助焊的效果(guǒ),也就(jiù)影(yǐng)響潤濕的能力(lì)。'助焊'的時間如果控製不(bú)當,太短時助焊(hàn)效率還沒有被發揮出(chū)來,太長時出現重(chóng)新氧化,也都影響或降低潤濕性。所以這工序(xù)也必(bì)須有良好的溫度和時(shí)間控(kòng)製。'回流(liú)'的溫度會決定潤濕程度。溫度越高時,熔(róng)化金屬的表麵張力越低,有利於潤濕。所以提高溫度(dù)是個加強潤濕的方法。不過這當然有其限製,比如說我(wǒ)們必(bì)須同時照顧(gù)到高溫可能造成的熱損壞、變形等等問題。應該意識到的是(shì),我們在(zài)實際工作中所麵對的並不是一個溫度均勻的單一焊點。而是千百個潤濕性不一、溫度不一,甚(shèn)至連單一焊點本身溫度都(dōu)不均勻的焊點。而(ér)我們必須設置一個共同的溫度和時間(爐子的鏈速)來處理它們不同的特性要求。這就(jiù)要求工(gōng)藝工程師必須要靈活(huó)的(de)使用各種調製手段(duàn)來製定最佳的設置了。
讓我們來看看一個(gè)實際案例。如下圖二所示,是個焊端潤(rùn)濕不(bú)良的現象。熔(róng)化的錫並沒有足夠的爬升到器件的焊端上部(可以見到出現鍍金的顏(yán)色(sè)),焊點在焊盤上形(xíng)成(chéng)圓頂拱起的(de)形狀。讀者也可(kě)以看到最左邊的焊點具有較完整的潤濕。

潤濕不良
這現象的形成,是由於器件吸熱大,焊(hàn)端上的溫度比起PCB焊盤上的溫度來得低所造成。如果單(dān)隻通過熱耦測溫,從溫度曲線上是看不出的。因為熱耦體形和連接方法的關係,無法細看到焊點上的溫度分布,所以從顯示'平均'值的溫(wēn)度曲線上我們無法看出這問題。不過通過觀察焊點我們可以推斷出這現象的成因。
當時這故障(zhàng)的記錄程度是介於47%到65%的不良率水平範圍內。圖三顯示了當時的(de)溫度設置數據。

了解到問題的原理後,我對該產品的溫度曲線進行重新調整。在照顧到其他焊(hàn)點仍然在工藝規範(fàn)內的情況下,我盡量(liàng)使該器(qì)件的焊端溫度上升。而最終決定(dìng)了(le)采(cǎi)用以下圖四的設置數據。
工藝調整後爐溫設置
改善後生產(chǎn)的(de)723塊PCBA的不良率降到0,屬於完全解(jiě)決。圖五為改善後熔錫爬升的(de)狀況。
改善後(hòu)潤濕情況
另外(wài)一個案例如圖六所示,也是潤濕不(bú)良的(de)狀況。從圖六中(zhōng)我們可以看到(dào)焊(hàn)點的錫堆積在焊盤(pán)上(shàng)而沒有很好的爬升,隻在器件的(de)焊端下方有潤濕的跡象。不(bú)過這並非工藝調製所(suǒ)能(néng)補償的(de)問題。其實際問題是(shì)屬於物料(liào)不良引起,而問題(tí)的嚴重性超出了工藝補償的能力範圍。從圖七(qī)中我們可(kě)以看到問題的所(suǒ)在。供(gòng)應商在焊端上的切割打磨過度,甚至嚴重到(dào)保護鍍層已經被除去而露出基材的顏色。基材的過度氧化使錫膏中的(de)助焊劑無法(fǎ)清除而造成潤濕不良。這(zhè)點當時(shí)在個別器件的可焊性測試中就很明顯的看出。
潤(rùn)濕不良
器件焊端不良
以上的第二個案例,基本原因就是該(gāi)用戶在技術整合中忽略(luè)了供應商方麵的評估管理,或是在這方麵做不到位。而不像第一(yī)個案例中是(shì)用戶內部工藝可控的因素。就(jiù)如本節開始時(shí)所說的,SMT故障(zhàng)一般(bān)不是單一原因造成(chéng)。這兩個'潤濕不良(liáng)'按例雖然具有相同的(de)故障(zhàng)現象,成因和應該(gāi)采取的解決方法卻不一樣。SMT的複雜組合,幾乎使得每次的故障處理都是個全新的分(fèn)析(xī)和調整過程。以上的(de)案(àn)例也隻是當時情(qíng)況的一個反映,讀者不(bú)應(yīng)該死記硬背的去使用這經驗。因為你的'故障模式'或現象(xiàng)雖然類似,但個別情況可能不同。比如在第二案例中,供應商可能告訴你他供應的另外(wài)一個客戶沒有這類問題,而(ér)由此推理說不是器件物料的問題(注六)。事實(shí)上供應商的另外客戶(hù)沒有見到這問題,有可能是因為使用的錫膏(gāo)不同,具備較強的助焊劑,或使用水洗技術;甚至也有可能(néng)是因為產品工藝難度不同(設計相關),以及設備能力不(bú)同的因素造成他們的確很少有這問題。這就是SMT這門綜合(hé)技術的特質,就是我大力推廣(guǎng)技術整合應用和管理的(de)原(yuán)因。我們對質量等所(suǒ)有整合因素之間的(de)定(dìng)義必須清楚,才能有效的解決和(hé)避免各(gè)種問題。
要很好的解決回流問題,需要我們對整個SMT工藝原理以及其他相關元素方麵的(de)清楚認識並進行適(shì)當程度的控製。這(zhè)些元素包括了在本係列文章中首篇“技術整合概念”中所提到的(de)設計、材料、設備、工藝和質量管理5個方麵。記得(dé)質量是個結果,要結果合(hé)格,隻有通過輸入以及過(guò)程(chéng)的(de)控製才能做到。這也是零(líng)缺陷的基本概念。而這輸入和過程的可(kě)控性,還必須(xū)通過其他一係列的設(shè)計、采購、供應商管理、基礎工藝研發等等功能和(hé)活(huó)動來給於保證。這就是技(jì)術(shù)整合工作(zuò)。
注一:SMT工藝工程師和質量工程師們,應該培養起一種對故障現象(xiàng)很敏銳的觀察能力。從故障(zhàng)焊點(diǎn)以及其周(zhōu)邊,甚至PCBA以外的生產環境收集和得出一般人所(suǒ)不(bú)能得到的信(xìn)息。這是一種(zhǒng)技能。而這種技能必(bì)須建立在專業技(jì)術基礎上,也就是SMT焊接和組裝原理上,才能(néng)夠發揮最高的效益。
注二:'線上'是指在生產線(xiàn)上,由(yóu)於工藝、設備工具或操作所造成的問題。'線外'是指生產線以外的其他因素,例如設計(DFM)、物料供應商、庫存、物流(liú)、後勤等所造成的問題(tí)。

注三:焊接(jiē)熱能不足的情況下,可能形成表麵上(shàng)看似完好的(de)焊點。但由於IMC沒有很好形成(chéng),這類焊點的壽命可能不足,所以歸(guī)為'虛焊'或'弱(ruò)焊'類。有(yǒu)些用戶(hù)將(jiāng)這類故障稱為'冷焊'。由於造成虛焊或弱(ruò)焊的原因不隻是'冷',所以這裏我不把(bǎ)'冷(lěng)焊'的名稱(chēng)加入並列。而冷焊的結果就是'虛焊'或'弱焊',也因此不將'冷焊'另外列出(chū)。
注四:可靠性(xìng)測試中有常用的(de)'彎曲'測試,是屬於'抗拉'和'抗切'的綜合效(xiào)應測試(shì)。
注五:這裏的'製造能力'是(shì)廣(guǎng)義的。包括(kuò)了工藝、采購、庫存等方麵的能力。
注六:SMT技術(shù)的因果關係(xì)複雜,經(jīng)常不(bú)是直覺上能(néng)夠(gòu)做出(chū)準確(què)判斷的。尤其是在設計最佳方案時。國內慣用的'以前沒有問題','其他用戶沒有問題'的觀念和心態必須改正過來。才能造就一流(liú)的工程師和技術管理人才。


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