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評(píng)核SMT制程時(shí)最重要的程序及環(huán)節(jié)是什么?

發(fā)布時(shí)間 :2016-06-20 14:12 閱讀 : 來(lái)源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
如果純就技術(shù)角度與品質(zhì)觀點(diǎn)來(lái)看,其實(shí)我們只要在SMT整個(gè)制程當(dāng)中挑出幾個(gè)最重要的環(huán)節(jié)來(lái)檢查,大致就可以看出一家SMT工廠有沒(méi)有能力生產(chǎn)符合我們要求的板子了。
下面深圳宏力捷試著列舉一些自己認(rèn)為SMT生產(chǎn)管控中相對(duì)比較重要的項(xiàng)目給大家參考:
1、錫膏印刷(solder paste printing)品質(zhì)是否可以維持一致性。
2、回流焊(reflow)時(shí)如何測(cè)試并判斷爐溫是否符合需求。
3、如何避免錯(cuò)件。
4、如何避免手?jǐn)[件。
5、有沒(méi)有能力計(jì)算及修改鋼板(stencil)的厚薄及開(kāi)口大小以符合實(shí)際需求。
6、有沒(méi)有足夠的設(shè)備或儀器分析焊接不良品。
這其中又以錫膏印刷的品質(zhì)管控最為重要,因?yàn)槿绻B錫膏都印不好,后面的貼片再精淮、回流焊的爐溫調(diào)得再好都沒(méi)有用了。
 
那如果深圳宏力捷現(xiàn)在偷偷告訴你以上講的都是屁話?是不是已經(jīng)有人開(kāi)始在滴咕說(shuō)我「怎么可以騙人」,其實(shí)以上說(shuō)的也不全是騙人的話啦,就是講得比較好聽(tīng)的官話。事實(shí)是因?yàn)榫同F(xiàn)今SMT的整體制程能力來(lái)評(píng)估,以錫膏印刷的能力最差,因?yàn)殄a膏印多印少或印偏移都關(guān)系著后面銲錫的品質(zhì),所以才最需要被特別管控。其他的貼片機(jī)的精淮度早就超過(guò)該有的水淮,所以沒(méi)什么好說(shuō)的,除非一開(kāi)始就沒(méi)有把X-Y位置的程式寫(xiě)好,回流焊爐的溫度曲線也早就已經(jīng)定下來(lái)了,只要懂得融錫溫度與夠多的熱量可能帶給材料的傷害,其他的也沒(méi)有什么需要再特別調(diào)整的了。
那要如何評(píng)估并確保錫膏印刷品質(zhì)的一致性呢?
「錫膏印刷」基本上可以分成兩個(gè)重點(diǎn):
一、錫膏品質(zhì)管控的能力
錫膏的良秀除了品牌之外,再來(lái)就是保鮮度了,錫膏的品牌建議還是采用有信譽(yù)的公司會(huì)比較保險(xiǎn)。至于錫膏的保鮮度,得檢查錫膏從退冰、開(kāi)罐、攪拌后的時(shí)間追蹤,每家公司一定都會(huì)有內(nèi)規(guī),規(guī)定錫膏暴露于空氣中多少時(shí)間內(nèi)要用完,以避免錫膏過(guò)度氧化,造成后續(xù)回流焊時(shí)吃錫不良,另外涂抹于鋼板上的錫膏管控才是重點(diǎn),只要這點(diǎn)管控得好,其他應(yīng)該大致上沒(méi)什么問(wèn)題。
所以檢查錫膏壽命的重點(diǎn)就是看中午或晚餐吃飯時(shí)間,這些已經(jīng)涂抹在鋼板上的錫膏會(huì)如何處理?還有停線時(shí)錫膏如何計(jì)時(shí)?換線換鋼板時(shí),已經(jīng)涂抹在原來(lái)鋼板上的錫膏如何管控?
還有一個(gè)項(xiàng)目得細(xì)問(wèn),工廠SMT如果不是24小時(shí)輪班,從停工到開(kāi)線,那第一批錫膏是如何退冰回溫處理呢?因?yàn)椴惶赡茏屨麄€(gè)SMT停線等錫膏回溫才開(kāi)線,一般錫膏回溫會(huì)規(guī)定4個(gè)小時(shí)以上,如果是的話,這意味者產(chǎn)線會(huì)有4個(gè)小時(shí)沒(méi)有產(chǎn)出,所以是會(huì)安排有員工提早4個(gè)時(shí)來(lái)上班將錫膏回溫,還是前一天就讓它回溫了,如果是提前一天以上回溫就會(huì)有錫膏活性降低的問(wèn)題發(fā)生,一般來(lái)說(shuō)錫膏如果回溫超過(guò)12個(gè)小時(shí)以上就要報(bào)廢。
至于為何錫膏要低溫冷藏?這是為了要保持錫膏的活性;為何使用前須回溫?是為了讓錫膏與室溫一致,不至于產(chǎn)生水珠凝結(jié)于錫膏上并于高溫回流焊時(shí)產(chǎn)生濺射的情形。
二、錫膏印刷的能力
SMT錫膏印刷
至于錫膏印刷能力的考核,可以要求取PCB上有細(xì)間距(0.4mm或0.5mm)BGA的板子來(lái)做錫膏印刷的測(cè)試,讓同一片PCB通過(guò)多次(5~10次為宜,如果可以作到25次當(dāng)然最后,但太花時(shí)間了)的反覆錫膏印刷,每一次印刷后都要在顯微鏡下觀察其印刷的結(jié)果(建議拍照四個(gè)角落存檔),檢查有無(wú)連錫現(xiàn)象或是印刷有無(wú)偏移超過(guò)焊墊/焊盤(pán)1/3顆錫球來(lái)判斷其印刷能力。
相關(guān)閱讀:如何將錫膏印刷于電路板(solder paste printing)
如果產(chǎn)線有SPI(Solder Paste Inspector,錫膏檢查機(jī)),建議要量測(cè)錫膏印刷量(體積),然后計(jì)算變異數(shù),算Cpk的意義應(yīng)該不大,因?yàn)楣铍y以定義。
另外,鋼板的擦拭與清洗也是影響錫膏印刷好壞的因素之一,因?yàn)殄a膏印刷久了會(huì)有滲錫(錫膏沾到鋼板背面)的問(wèn)題,這是造成連錫的一大兇手,所以每隔一段時(shí)間(印刷幾次PCB)要用無(wú)塵布擦拭一次鋼板就便成了重點(diǎn),還有鋼板印刷多少次要用超音波清洗一次可以避免孔洞賭塞的問(wèn)題。
以上是SMT制程考核檢查的重點(diǎn)。當(dāng)然,真正錫膏印刷工藝該注意事項(xiàng)可不只這樣而已,否則怎么會(huì)需要么多的SMT工程師呢!以下稍微整理一些SMT作業(yè)時(shí)該注意的事項(xiàng),刮人家的鬍子前得先刮好自己的鬍子:
1. 錫膏的因素(Solder paste)
錫膏主要成分為錫粉(金屬合金顆粒,有Sn、Ag、Cu、Bi)與助焊劑,大概各佔(zhàn)50%的體積比,其他還有流變性調(diào)節(jié)劑、粘度控制劑、溶劑…等。依據(jù)自己產(chǎn)品的特性選擇一支適當(dāng)?shù)腻a膏是必須的;另外,錫粉有分不同大小,號(hào)碼越大的顆粒越小,一般SMT貼焊時(shí)采用3號(hào)的錫粉,而細(xì)間距或小型焊墊的貼和采用4號(hào)錫粉。
2. 鋼網(wǎng)/鋼板的因素(Stencil)
錫膏印刷的鋼板材料通常使用鋼材,比較不會(huì)坍塌,張力也較強(qiáng),其開(kāi)孔(Aperture)的刻制常見(jiàn)化學(xué)腐蝕(etching)和鐳射切割(laser)兩種方法,另外還有電鑄法。每種方法的費(fèi)用也都不一樣,對(duì)于有細(xì)間距密腳IC的產(chǎn)品,建議使用鐳射切割的鋼網(wǎng),因?yàn)殍D射切割的孔壁較直 ,錫膏脫模后成型會(huì)較為整齊。電鑄鋼板雖然較好,但效果有限,而且費(fèi)用也不便宜。
鋼網(wǎng)的厚度與開(kāi)孔的尺寸大小對(duì)錫膏的印刷以及后續(xù)的回流焊接品質(zhì)有著很大的影響,原則上錫膏印刷最主要的管控點(diǎn)是錫量(volume),也就是要計(jì)算錫膏體積的大小是否符合最終的焊錫需要量。原則上SMD零件越小,鋼板的厚度就必須越薄,因?yàn)樗枰腻a膏量要越少,但是請(qǐng)記住錫膏的厚度越薄,錫量就越難以控制,一般正常的鋼板厚度為0.12~0.15mm,如果有細(xì)間距的零件(0201以下)就要使用0.10mm以下的鋼板厚度。
3. 絲印機(jī)印刷參數(shù)的設(shè)定調(diào)整
(1)刮刀壓力 
刮刀壓力的改變,對(duì)錫膏印刷來(lái)說(shuō)影響重大。刮刀壓力太小,會(huì)使得錫膏不能有效地落到鋼板開(kāi)孔的底部且不能有效轉(zhuǎn)印到焊盤(pán)上; 刮刀壓力太大,則會(huì)導(dǎo)致錫膏印得太薄 ,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞鋼板。最佳狀態(tài)為刮刀刮過(guò)去時(shí)剛好可以把錫膏從鋼板表面刮乾淨(jìng)。 
(2)印刷厚度 
印刷厚度大部分是由鋼板的厚度來(lái)決定的,錫膏印刷厚度的微量調(diào)整,則可以透過(guò)調(diào)節(jié)刮刀速度及刮刀壓力來(lái)達(dá)成。適當(dāng)?shù)亟档凸蔚兜挠∷⑺俣?,也能夠增加印刷至電路?PCB)的錫膏量。 
(3)鋼網(wǎng)清洗 
在錫膏印刷過(guò)程中一般每隔10塊板就需要對(duì)鋼板底部做一次清洗,其目的是為了消除鋼板底部的附著物以及滲透的錫膏,通常會(huì)采用無(wú)水酒精作為清洗液。
想達(dá)到確實(shí)的SMT加工的品質(zhì),就必須對(duì)SMT作業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵因素進(jìn)行研究與分析,有時(shí)候還得使用實(shí)驗(yàn)計(jì)畫(huà),以制定出有效的控制方法,作為關(guān)鍵工序的錫膏印刷更是整個(gè)SMT制程的重點(diǎn)中之重點(diǎn),只有制定出合適的參數(shù),并確實(shí)掌握它們之間的規(guī)律,才能得到優(yōu)質(zhì)的錫膏印刷品質(zhì)。


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