無鉛回流焊接中的質量問(wèn)題處理
作者: 深圳市91香蕉视频下载污安卓電子設備有限公司發表時間:2018/12/5 14:17:35瀏(liú)覽量:3683
在SMT應用中,產(chǎn)品(pǐn)的焊接質量(liàng)可以用以下的定義來描述。
“在設計意圖的(de)使用環境、方式和壽命期中(zhōng),能夠維持某個程度的機械和電氣性(xìng)能。”
文本(běn)標簽:無鉛回流焊接中的質(zhì)量問題處理
焊接質(zhì)量問題的定義和分類:
在SMT應用中,產品的焊接質量可以用以下的定義來描述。
“在設計意圖(tú)的使用(yòng)環境、方式和壽命期中,能夠維持某個程度(dù)的機械和電氣性能。”
在這定(dìng)義中,“使用環境”指使用的場合,如室內或是室外、靜止的工作台或移動的交(jiāo)通(tōng)工具上、以及環境的溫濕度等等;“方式”主要指的(de)是通電工作模式。例如一天中會開關多次的(如手機、電腦、MP3、汽(qì)車電子等產品(pǐn)),或通電啟動後基本不(bú)關機的(如通信機站,家(jiā)用電話,供電保護等產品);“壽命期”指得是(shì)產品的預期使用期。這些(xiē)都會因為行業情況和企業定位的不同而有所差(chà)異(yì),也是(shì)設計(jì)部門必須給於定義的,所以以(yǐ)上的定義中說“設計意圖”。“維持某個程度”指的是可以接受的失誤或失效程度,例如說1%的產品失效,或某個性能量化上的20%下降之類的定義。
從以上的定義(yì)中,提(tí)出了一點我(wǒ)們在日常(cháng)生產中(zhōng)經常沒有很好的照(zhào)顧到的,就是產品的“壽命”問題。由於檢測技(jì)術手(shǒu)段,以及成本(běn)和知識(shí)等的限製,在目前的SMT用戶(hù)群中,能夠較足夠照顧(gù)到這方麵的(de)用戶為數不多。所(suǒ)以我們不難在市場上看(kàn)到'不耐用'的產品。
對於那些想搞好SMT的企(qǐ)業(yè)來說,質量的定義必須包括兩(liǎng)大類。就是'零時質量'和'可靠性'(或'壽命')。'零時'指的是使用時間為零。也就是交貨時(shí)的質量表現。如果不考慮包裝、運輸、庫存(cún)等影響,就是製造商發貨(huò)時的質量,通過FT(功(gōng)能測(cè)試)、校驗等工(gōng)作把關的質量。而由於客戶接收到不良品後會投(tóu)訴退貨,一般製造商對這方麵的表現比較了解(jiě)。但對於'可靠性'方麵的表現就(jiù)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,焊接質量還可以分成'焊點'和'非焊(hàn)點'或'材料'質量。'焊點'質量顧名思義(yì)指的是回流焊焊點是(shì)否(fǒu)能在使用(yòng)壽命(mìng)期內以及使用環境條件下(xià)堅固的保持(chí)其機械和電性接合性能。在(zài)回流焊接中,整個產品,包括所有PCBA上的器件和基板等材料都會經過高溫,而不良或不配合的(de)高溫(wēn)控製可(kě)能會對這些材料進行(háng)破壞(huài),這就需要工程師們去研究和處(chù)理'非焊點'質量了。典(diǎn)型的非焊點質量問題如器件封裝的爆裂或(huò)分層,材料熔化等等。
焊點質量的保證,需要滿(mǎn)足幾個外部和內部因素。外部條件有以下三點(diǎn):
1.足夠和良好的潤濕(shī);2.適當的(de)焊點(diǎn)大小(xiǎo);3.良好的外形輪廓。
足夠和良(liáng)好的潤濕,是讓我們知道'可焊性'狀況的重要指示。一個未潤濕的焊點(diǎn)很難有足夠的(de)IMC形成,這也就間接告(gào)訴我(wǒ)們焊接(jiē)質量是差(chà)的。這裏要提醒一點,有潤濕跡象雖然表(biǎo)示(shì)可(kě)焊性(xìng)存在,但還不能完全表示IMC的(de)合(hé)格。而IMC形成的程度或狀(zhuàng)況,才是決(jué)定焊點可靠性的關鍵。這是外觀檢查能力的一個重要限(xiàn)製。
焊點的大小,直接決定焊點的機械(xiè)強度,以及承受疲勞斷裂和蠕變的能力。在回流焊接技術中(zhōng),一般焊點的材料多來自錫膏的印刷量。在和器件(jiàn)焊端(duān)材料匹配不理想的情況下,大焊點有(yǒu)時候也可以(yǐ)起著緩衝質量問題的作用。從(cóng)以上的觀點上,我們希望焊點偏大為佳。不過太大的焊點也可能帶來(lái)問(wèn)題。例如影響潤濕(shī)的檢查性,以及容易造成(chéng)吸錫、橋接等工藝問題,甚至還可能縮短電(diàn)遷移故障壽命等。
焊點的外形輪廓也很重要。由於在使用(yòng)中,焊點(diǎn)結(jié)構內部的各部分所承受的(de)應力並不一樣,以上提(tí)到的'焊點大小'因素還必須和(hé)這'外形輪廓(kuò)'因素一並考慮。例如一個'少錫'出現在翼型(xíng)引腳'足尖'的問題,在(zài)可靠性考慮上就沒有出現在(zài)'足(zú)跟'部位來的嚴重。
焊點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.充實的焊點內部結構;
3.焊點內部的微晶結構。
金屬(shǔ)間合金IMC的形成狀況,是決定焊點機械強度的關鍵。不同的(de)金屬會形成不同成分組合的IMC,而其強度也有所(suǒ)不同。所以在選擇器件、PCB焊(hàn)盤鍍層金屬和錫膏金屬的匹配上是個確保質量的重要工作。在選對適當的材料(liào)後,接下來的問(wèn)題就是通過焊接工藝的控製,使IMC形成良好的厚度了。IMC未形成時我們稱該焊點為'虛焊',其結構是不堅固的。但由於IMC本身是個脆弱的金屬,所以(yǐ)一旦形成太厚時(shí),焊點也(yě)容易(yì)在IMC結構中斷裂。所以控製IMC厚度便成了焊接(jiē)工藝中的一(yī)個重點。
焊點的內部必須是'實(shí)'的。由於在回流焊(hàn)接工藝中,錫膏和PCB材料等會有發出氣體的現象,在焊點外觀看來適當合格的(de)情(qíng)況下,其內部有(yǒu)可(kě)能因為這些氣體的散發而充氣,出(chū)現一些大大小小的氣孔。使該焊點(diǎn)的性能實際上類似'焊點小'的情況,可靠性受到威脅(xié)。
焊點的微(wēi)晶(jīng)結構,受到加熱溫度、時間以及熱冷速率的影響。不同粗細的結構也出現不同的抗疲勞能力。這問題在傳統錫鉛中(zhōng)的影響不是很大。不過在進(jìn)入無鉛技術(shù)後,有報告指出對某些合金材料是(shì)敏感的。用戶在選擇無鉛材料時最好按本身情況給於必要的評估考慮。
'非焊點'質量方(fāng)麵。我們所關心的材料(器件和(hé)PCB)的耐熱性。作為用戶,一般我們是在DFM(可製造性設計)流程(chéng)中,在選擇時向供應商索取(qǔ)這方(fāng)麵的技術資料。而目前供應商較(jiào)流行的做法(fǎ),是(shì)提(tí)供給用(yòng)戶一個類似'回流(liú)曲線'的標準,上麵標示了溫度和時間極限,供用(yòng)戶跟從使用。其實這種做法有待改進。因為器件並非(fēi)單一(yī)材料,而是由不同材料、有結構性設計和工藝加工過的'產品(pǐn)'。目前這種(zhǒng)耐熱性指標描述法,並不能很精(jīng)確的控製和保證質量。我在將來的文章中再提供更多更詳細的解釋。讀者們現在該知道的,是我們必須有個耐(nài)熱指標來跟從和(hé)控製我們的焊(hàn)接工藝。
焊點質量的(de)判斷:
目前業界多數用(yòng)來對焊接結果進行把關的手段,是采用MVI(目視)或(huò)AOI(自動光學檢測),配合以ICT(在(zài)線電性測試)和(hé)FT(功能(néng)測試)。前者屬(shǔ)於'外(wài)觀'檢驗,雖然可以檢出部分工藝問題,但還不能覆蓋所有的外(wài)觀故(gù)障模(mó)式。能(néng)力較強的是使用顯微鏡(jìng)人工目檢的做法。不(bú)過由於速度和(hé)成本關係(xì)並沒有被采用。AOI速度效率雖然較(jiào)好,但檢出率還不太理想(xiǎng)。後麵的兩種檢測屬(shǔ)於電(diàn)性檢測而非工藝檢測。也就是是說,工藝問題必須要嚴重到在檢測時已(yǐ)經造(zào)成電性問題或差異,這工藝問題才(cái)能被這兩種方法檢出。比(bǐ)如說(shuō),焊點太小的(de)工藝問題,大部分時候並未能造成電性問題(tí)或差異。像這類工藝(yì)問題就無法被識別或檢出。
不論是前者的外觀檢測或是後者的電性檢測,他們對焊點的壽命都還(hái)無(wú)法具(jù)有較(jiào)高的檢出率。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力。所以嚴(yán)格來說,目前我們的檢查技術,是無法提供足夠的質量保證的。我將在將來的文章中和大家更(gèng)深入的談論質量保證方麵的課題。
回流焊溫度曲線大觀:
在我們討論一些回流焊接工藝故(gù)障之前,我們先來回顧一下回流焊接工藝的回流焊接(jiē)曲線。以便我們稍後和故障模(mó)式對應。讀者如(rú)果要知(zhī)道有(yǒu)關回流工藝更詳細(xì)的(de),可以參考2004年的“回流焊接技術的工藝要點和技術整合考慮”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(tú)一所示。
從圖中我們可以看到(dào),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.助焊
4.焊接
5.冷卻
第一工序的升溫目的,是在不損害(hài)產品的情況下,盡快使PCBA上的各點的溫度進入工作狀態。所謂工作狀態,即開始對無助於焊接的錫膏成份進行揮(huī)發處理(lǐ)。
第二個工序如其三個名稱(恒溫、揮發、預熱)所表示的,具有(yǒu)三方麵的作用(yòng)。一是恒溫,就是提供足夠的時間讓冷點的溫度(dù)'追'上熱(rè)點。當(dāng)焊點的溫度越接近熱風溫度時,其升溫速率就(jiù)越慢,我們就利用這種現象來使冷點的溫(wēn)度逐漸接(jiē)近熱點溫度。使熱冷(lěng)點溫度接近的目的(de),是(shì)為了減少進入助焊(hàn)和焊接區時峰值溫差的(de)幅(fú)度,便於控製個焊點的質量和(hé)確保一致性。恒溫區的第二個作用是對錫膏中已經沒有用的化學成份(fèn)進行揮發處理(lǐ)。第三個作用則是避(bì)免在進入下個回流工序,麵對高溫時受到太大的熱衝擊。
助焊工(gōng)序是錫(xī)膏中的(de)活性材料(助焊劑)發揮作用的時候。此刻的溫度和時間(jiān)提供助焊劑清洗(xǐ)氧化物所需的活化條件。
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(jiàn)焊(hàn)端和PCB焊盤所使用的材料,其熔點都高於錫膏,所以本區的開始溫度由(yóu)錫(xī)膏特性決定。例如以63Sn37錫膏來說,此溫度為183oC。升(shēng)溫超過此(cǐ)溫度後,溫度必須繼續上(shàng)升,並(bìng)保持足夠的時(shí)間使熔(róng)化的錫膏(gāo)有足夠的潤(rùn)濕性,以及能夠和各(gè)器件焊端以及PCB焊盤間形成適當的IMC為準。
最後的冷卻區(qū)作用,除了(le)使PCBA回到室溫便(biàn)於後工(gōng)序的操作外,冷卻(què)速度也(yě)可以控製焊點內部(bù)的微結晶結構。這影響(xiǎng)焊點的壽命。
回流焊接工藝故障和曲線的關係:
以上提到的5個回(huí)流(liú)焊(hàn)接(jiē)工序中,每一部(bù)分都有它的(de)作用,而相關的故障模式也不同。處理這些工(gōng)藝問題的關鍵在於對(duì)它們的(de)理解以及如何判斷故障模式和工序的關係。
比如第一個升溫工序,如果設置(zhì)不當造成的(de)故障將可能是'氣爆'、'濺錫引起的焊(hàn)球'、'材料受熱衝擊損壞'等問題。第二段的'恒溫'工序可能造成的(de)問題卻不盡相同。這一工序的故障(zhàng)模(mó)式可能是'熱坍塌'、'連錫橋接'、'高殘留物'、'焊球'、'潤濕不良'、'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段或工序,但我(wǒ)們一般無法看到焊接的(de)真正過程(目前的爐子並沒有提供這些措(cuò)施或方便,即使有(yǒu)些爐子安裝玻璃窗口的也因為焊(hàn)點小,窗口距離(lí)遠而(ér)無法清楚觀察)。而隻能見到焊後的結果。如果要解決問題,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。要做到這一點,除了需要(yào)有很好的現象觀察和捕抓能力外,首(shǒu)先必須對各(gè)種故障(zhàng)現象的原理(lǐ)有很具體的認識(注一)。
回流焊接的故障模(mó)式:
在典型的(de)回流焊接PCBA組裝工藝中,回流焊接工序後經常是用戶用做檢查(chá)和質控(kòng)點的地方。這裏所觀察到的問題,雖然不都(dōu)是因為回流(liú)焊接工(gōng)藝所引起的,但也有(yǒu)不(bú)少故障模式是和回流工藝的設置或控製不當有關。要(yào)有(yǒu)效和徹(chè)底的解決問題,我們必須對這些故障模式,包括回流和(hé)非回流工藝的,包括(kuò)線上和(hé)線外的(de)(注二(èr)),都給於研究和(hé)控製。 這才(cái)能發揮技術(shù)整合的作用。
如(rú)果我們把焦點隻放在'回流焊接工藝(yì)'上,所常見到的故障模式有下列幾種。
1. 潤濕不良或不足;
2. 虛焊 / 弱焊(包括因為熱能不足造成的,見注三);
3. 回流不(bú)足(焊料未全熔(róng)化);
4. 移位 / 飛料(liào)(包括'立碑');
5. 收(shōu)錫 / 縮錫;
6. 錫流失(造成少錫或開焊);
7. 橋接 / 短(duǎn)路 / 連錫;
8. 錫球 / 錫珠;
9. '爆(bào)米花'效應;
10. 器件的熱損壞;
11. 焊點內出現氣孔或真空孔;
12. 焊(hàn)點粗糙;
13. 焊點(diǎn)表麵出現裂痕或斷裂;
14. 二(èr)次(cì)溶化(出現在混裝工藝或雙回流工藝上)。
以上除了第2項(xiàng)的'虛焊 / 弱焊',部分(fèn)第10項的'熱損壞',以及第11項的'氣孔'故障模式外,都是屬於和'零時故障(zhàng)'和'外觀'有關的。而在'可靠性'或'壽命'故(gù)障相關的故障模式(shì)中,我(wǒ)們還有另外的描述做法。這是將上述2,10和11項的3種故障模式通過使用中的破(pò)壞(或測試)模式來定義。常用的模式(shì)有以下幾種:
1.疲勞(láo)斷裂;
2.蠕(rú)變斷裂;
3.抗拉(注四(sì));
4.抗切(注四(sì));
5.抗震;
6.抗撞擊。
'零時故障'的(de)14項故障模式,和'可靠性'的6個故障模式有一定的關係存在。在適當的DFR(可靠性設(shè)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(de)'可靠性'。也就是(shì)這個(gè)關係,使我們得(dé)以通(tōng)過較可行的生產質量管理和檢驗來做(zuò)到對可靠性的(de)保證。
故障模式分(fèn)析和解決案例:
在SMT技術中,所有故障模式都(dōu)非單一因素所造成(chéng)。把各個故(gù)障模式的因(yīn)素找(zhǎo)出來並進行研(yán)究,通過了解來控製(zhì)各個要素是用戶基礎工藝工程(chéng)師(shī)的主要工作。下(xià)麵我(wǒ)們來看看一個故障原理的例子。希望通過這案例能使(shǐ)讀者更好(hǎo)的認識技術整合應(yīng)用的理念。
我們以第一種的潤濕不(bú)良或不足的問題為(wéi)例,這故障的成因牽涉到物料種類或特性、包裝、庫存(cún)、後勤搬運、工藝(yì)等多方麵(miàn)的因素(sù)。在(zài)供應鏈或(huò)產業化(huà)的角度來看,則牽涉到設計部(bù)、供應商、倉庫後勤部、以及生產工(gōng)藝等部門的工作。在(zài)技術整合管(guǎn)理的要求上,這些部(bù)門都必須對各自的責任進(jìn)行配合定義,並確保各自做好本分工作。這樣才能預防(fáng)問題的發(fā)生。而(ér)所謂各自(zì)之間的(de)配合,是指通過技術原理和成本利潤考慮來給工作指標定義。所(suǒ)以在技術整合管理前,我們必(bì)須對整個組裝(zhuāng)技術進行足夠的了解(jiě),才能使我們做出正確適(shì)當的決策。
要確保潤濕,首要的條件就是(shì)焊接金屬的特性。'潤濕'是一種相對特性,所以材料間的匹配是個(gè)關(guān)鍵。在一個使用回流(liú)焊接的典型焊(hàn)點上,包括了三種材(cái)料。也就是器件的焊(hàn)端、錫膏和(hé)PCB焊盤的表麵鍍(dù)層。從(cóng)用戶的角度來說,很不幸的,供應商們發明了不隻一種,而是為數不少的配(pèi)搭組合。在(zài)含鉛技術中,雖(suī)然(rán)錫膏合(hé)金的種類不(bú)算多,但在PCB焊盤鍍層上,尤其是器件焊端鍍層上(shàng),卻也(yě)出現了不少的選擇。這些材料的相對潤濕(shī)性並不(bú)一致。而更糟的是,但這些材料配合其他(tā)考(kǎo)慮因素時(shí),例如同一PCBA上擁有眾多的器件種類,各器件焊端的鍍層厚度,焊端(duān)內層材料,焊端的電鍍工藝,庫存時間和條(tiáo)件等等(děng)後,更形成了一個可說是多變複雜的特性差異狀況。材料的選(xuǎn)用(yòng)是用戶設(shè)計部(bù)的工作,所以確保所選用材料(liào)適合本身或外加工廠的(de)製造能力(lì)(注五)是個首要的工作。這就是技術整合管理中的DFM元素。這部分的工作做到位時,用戶可以保證所(suǒ)要的物料(liào)具(jù)備適合程度(dù)的潤濕性。
用戶設計部門通過整合分析(xī)指定材料的種類和鍍層厚度後,保證潤濕性的工作隻是個開始,我們隻知道技術的(de)可行,而離開質量保(bǎo)證尚有一段(duàn)距(jù)離。用戶(hù)的下個關注項目是采購或供應商評估和質量監控。所選用的供應商,必須具備足夠的製造技術和(hé)質量管理能力,以(yǐ)確保(bǎo)提供的材料都能符合設計部門(mén)的要求。包括金(jīn)屬或合金的純度、鍍層厚度、內層(céng)金屬間的清潔(jié)度、電鍍密度等等(děng)。做到這一步,用戶就可(kě)以有效的確保來料是有潤濕性(xìng)保證的(de)。
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多,即使有推行的也隻是局部關鍵物料的推行。所以器(qì)件物料的庫存還是日常(cháng)的運作和管理工(gōng)作。一(yī)些行業的市場特性,以及一些管理水平較高的企業,一般的庫存(cún)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(yī)部分用(yòng)戶,由於行業市場特性,比如超小(xiǎo)批量的(de)生產,或成本壓力等等,或是管理水平偏低等因素,造成庫存時間偏長的現象。對於這些用戶,庫存管理(lǐ)就可能成為潤濕性故障模式的一個重要控(kòng)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潤濕性的條件(jiàn)。
另外(wài)一個必要的工作,就是建立起工藝能力了。也就是(shì)選擇工藝和製定工藝(yì)特性(xìng)參數。我們這裏舉的是回流(liú)焊接的例子(zǐ),所以工藝(yì)選擇也就是回流(liú)焊接。至於工藝特性(xìng)參數,對'潤濕不良或不足(zú)'這一故障模式而言,在於回流工序中的第二至四工序。也(yě)就是'揮發'、'助焊'和'回流'三個工序。其中尤其以後兩道(dào)工序為主要控製點。'揮發'工序如果做得不好,殘留的揮發物將影響助焊的(de)效果,也就影響潤濕的能力。'助焊'的(de)時間(jiān)如果控製不當,太短時(shí)助焊效率還沒有被發揮(huī)出(chū)來,太長時出現重新氧(yǎng)化,也都(dōu)影響或降低潤(rùn)濕性。所以(yǐ)這工序也必須有良好的溫度和時間控製。'回流'的溫度會決定潤濕程度。溫度(dù)越高時,熔化金(jīn)屬的表麵張力(lì)越低,有利於潤濕。所以提高溫(wēn)度(dù)是個加(jiā)強(qiáng)潤濕的方法。不過這當然有其限製,比如(rú)說我們(men)必須同時照顧(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,我們在實際工作中所麵對的(de)並不是(shì)一個溫(wēn)度均勻的單(dān)一焊點。而是千(qiān)百個潤濕性不一、溫度不一,甚至連單一焊點本(běn)身溫度都不均勻的焊點(diǎn)。而我們必須設置一個共同的溫度和時間(爐子的鏈速)來處(chù)理它們不同的特性要求。這就要(yào)求工藝工(gōng)程師必須要靈活的使用各種調製手段來製定最佳的設(shè)置了。
讓我們來看看一個實際案例。如(rú)下(xià)圖二所示,是(shì)個焊端潤濕不良的現象。熔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色(sè)),焊點在焊盤上形成圓頂拱起的形(xíng)狀。讀者也可以看到最左邊的焊點具有較完整的(de)潤濕。
潤濕不良
這(zhè)現象的形成,是由於器件吸熱大,焊端上的溫度比起PCB焊(hàn)盤上的溫度(dù)來得低所造成。如果單隻通過熱耦測溫,從(cóng)溫度曲(qǔ)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(hàn)點上的溫度分布,所以從顯示'平均(jun1)'值的溫度曲線(xiàn)上我們無(wú)法(fǎ)看出這問(wèn)題。不過(guò)通過(guò)觀察焊點我們(men)可以推斷出這現象(xiàng)的成因(yīn)。
當時(shí)這故障的記錄程度(dù)是介於47%到65%的不良率水(shuǐ)平範圍(wéi)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(zhěng)。在照(zhào)顧到其他焊點仍然在工藝規範內的情況下,我盡量使(shǐ)該器件的焊端溫度上升(shēng)。而最終決定了采用以下圖四的設置(zhì)數據。
工(gōng)藝調整後(hòu)爐溫設置
改善後生(shēng)產的723塊PCBA的不良率降到0,屬於(yú)完全解決(jué)。圖五為改善後熔(róng)錫爬升(shēng)的狀況。
改(gǎi)善後潤(rùn)濕情況
另外一個案例如圖六所示,也是潤濕不良的(de)狀況。從(cóng)圖六中我們可以看到焊點的錫堆(duī)積在焊盤上而沒有很(hěn)好的爬升,隻在器件的焊端下方有潤(rùn)濕的跡象。不過這(zhè)並非工藝調製所能補償的問題。其實際問題是(shì)屬於物料不良引起,而問題的嚴重(chóng)性超出了工藝補償的能力範圍。從(cóng)圖七中我們可以看到問題的所在。供應商在焊(hàn)端上的切割打磨過(guò)度,甚至嚴重到保護鍍層已經(jīng)被除去而露出基材(cái)的顏色。基材(cái)的過度氧化使錫膏中的助焊劑無法清除(chú)而(ér)造成潤濕不良。這點當(dāng)時在個別器件的可焊性測試中就很明(míng)顯的看出。
潤濕不(bú)良
器件焊端不良
以上的第二個案例,基本原因就是該用戶在技術整合中忽略了供應商方麵的評估管理,或是在這方麵做不到位(wèi)。而不(bú)像第一個案例(lì)中是用(yòng)戶內部工藝可(kě)控的因素。就如本節開(kāi)始時所說的,SMT故障一般不是單一原因造成。這兩(liǎng)個'潤濕不良'按例雖然具有相同的故障現象,成(chéng)因和(hé)應該采取的解決(jué)方法卻不一(yī)樣。SMT的複雜組合,幾乎使得(dé)每(měi)次的故障處理都是個全新的分析和調整(zhěng)過程。以上的案例(lì)也隻是當時情況的一個反映,讀者不應該死記硬背的去(qù)使用這經驗。因為你的'故障模式(shì)'或現象雖然類似,但(dàn)個別情況可(kě)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一個客戶沒有這類(lèi)問題,而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(kè)戶沒有見到這問題,有(yǒu)可(kě)能是(shì)因(yīn)為使用的錫膏不同,具備較強的助焊(hàn)劑,或使用水洗技術;甚至也有可能是因(yīn)為產品工(gōng)藝難度不同(tóng)(設計相關),以及設(shè)備能力不同的因素造成他們的確很少有這問題(tí)。這(zhè)就是SMT這門綜合技(jì)術的特質,就是(shì)我大力推廣技術整合(hé)應用和管理(lǐ)的原因。我們對質量等所有整合因素之間(jiān)的定(dìng)義必須清(qīng)楚,才能有(yǒu)效的解決(jué)和避免各種問題。
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清楚認識並進行(háng)適當程度的控製。這些元素包括了(le)在本係列文(wén)章(zhāng)中(zhōng)首篇“技(jì)術整合概念”中所提到的設計、材料、設備、工藝和質量(liàng)管理5個方麵。記得質量是個結果,要結果合格,隻(zhī)有通過輸入以及過程的控製才能做到(dào)。這也是零缺陷的基本(běn)概念。而這輸入和過程的可控性,還必須通過其他一係列的(de)設(shè)計、采購、供應商管理、基礎工藝研發等等功能和(hé)活動來給於保證。這就是技術(shù)整合工作。
注一:SMT工藝工程師和(hé)質量工程師們,應該(gāi)培養起一種對故障(zhàng)現象很敏銳的觀察能力。從故障焊點(diǎn)以及其周邊,甚至PCBA以(yǐ)外的生產環(huán)境收集(jí)和得出一般(bān)人所不能得到的信息。這是一種技(jì)能。而這種技能必須建立在專業技術基礎上,也就是SMT焊接和組裝原理(lǐ)上,才能夠發揮最高的效益。
注二:'線上'是指在生產線上,由於(yú)工藝、設備工(gōng)具或(huò)操作所造成的問題。'線外(wài)'是指生產線以外的其他因素,例如設計(DFM)、物料(liào)供應商、庫存、物流、後勤等所造成的問題。
注(zhù)三:焊接熱能不足的情況下,可能形成表麵(miàn)上看似完好的焊點。但由於IMC沒有(yǒu)很好(hǎo)形成,這類焊(hàn)點的壽命可能不(bú)足,所以歸為'虛焊'或'弱焊'類。有些用戶將這類(lèi)故障稱為'冷焊'。由(yóu)於(yú)造成虛焊或弱焊的原因不隻是(shì)'冷',所以這裏我不把'冷焊(hàn)'的名稱加入並列。而冷焊(hàn)的結果就(jiù)是'虛焊'或'弱焊',也因此不將(jiāng)'冷(lěng)焊(hàn)'另外列(liè)出。
注四:可(kě)靠性測試(shì)中有常用的'彎曲'測(cè)試(shì),是屬於'抗拉'和'抗切'的綜合效應測試。
注五:這裏的'製(zhì)造能力'是廣義的。包括了工(gōng)藝、采購、庫存等方麵的能力。
注(zhù)六:SMT技術的因果關係複(fù)雜,經常不是直覺(jiào)上能夠做出準確判(pàn)斷的。尤(yóu)其是在設計最佳方(fāng)案時。國內慣(guàn)用的'以前沒有問題(tí)','其他用戶沒有問題'的觀念和心態必須改正過來。才能造就一流的工(gōng)程師和技術管理人才。