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常見的SMT貼片加工回流焊接工藝設置問題

常見的SMT貼片加工回流焊接工藝設置問題

本文開始時我提到了不少用戶在SMT貼片加工回流焊接上做得不理想。以下是常見的一些問題和錯誤。讀者不妨也看看本身是否存在這些問題。
1.完全按照錫膏供應商所提供的溫度曲線指標來設置爐溫
目前絕大多數的用戶,在焊接溫度的設置上都只用錫膏供應商所提供的資料作為根據。這引出了兩個問題。一是錫膏供應商所建議的曲線只做錫膏焊接性方面的考慮,而并不可能知道用戶PCBA上的其他要求。所以曲線只能作為參考而非標準。尤其是焊接區的溫度和時間部分,用戶的考慮需求往往不是錫膏方面的。另外,錫膏供應商在恒溫區的特性要求上往往不是十分精確,這和錫膏供應行業的特性有關。因此造成了用戶焊接工藝設置不能優化。
2.缺乏‘工藝窗口’的概念
在工程項目中,我們很忌諱缺乏‘窗口’、‘上下限’和‘公差’的概念。因為這樣將使我們忽略和無法優化以及控制我們的技術特性參數。回流焊接工藝也是如此。雖然以上如圖二在解釋原理時我們只用單一曲線指標。但實際工作中,我們對于每一個工藝特性參數,都必須有上限和下限。也就是有個明確的‘工藝窗口’才好操作。
3.熱冷點的錯誤判斷
有了工藝窗口后,適當的做法是確保PCBA上的每一點的溫度都在這窗口范圍內。在實際工作中我們不可能對每一個焊點進行測量。所以回流焊接工藝設置的要點在于如何確認PCBA上的最冷和最熱點。當我們將這兩點的要求都能夠通過工藝調整來滿足時,其他的焊點自然就同時得到滿足。傳統的做法中,用戶多通過外觀觀察器件的大小來決定測溫熱耦該設置在什么地方。這是一套十分陳舊的做法。在以往的紅外線焊接技術中還可能有幾分可靠。,但到了熱風焊接中其可靠性就很小了。如果讀者曾見到諸如0603的小矩形件的兩端溫差高達8度,或QFP四周引腳溫差達13度,或在拼版上不同電路的同一器件焊點位置上有高達20度的溫差情況時,就會相信這觀察預測的做法是絕對不行的。
我甚至見過有用戶使用未貼片裸板,把熱耦選擇接在四角和中央位置來測溫的,這和盲目設置爐溫又有什么兩樣。?
4.輕重取舍不清
在設置和調制焊接工藝時,我們可能會遇到設計難度高的產品。這些產品可能由于板上器件的選擇和布局造成其間熱容量出現巨大的差異。如果再遇到所采用的回流爐能力不是很強,或所采用的錫膏在焊接窗口上容忍性不是很高的話,工藝調制可能無法兼顧到所有的焊點質量。在這種情況下,我們就必須對焊點質量進行取舍。不少用戶由于DFM/DFR(可制造性設計/可靠性設計)做得不到位,或生產部對產品上各材料/焊點的壽命要求不了解,造成無法有效進行取舍,正由于缺乏前面3步的正確做法,不少用戶甚至對于這種工藝調制優化的做法完全沒有意識。
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5.誤把五個工藝當成單一工藝
本文先前提到,SMT貼片加工回流焊接事實上是包括了升溫、恒溫、助焊、焊接、和冷卻5個工序的一套工藝。如果忽略了這個重要環節,對于我們解決工藝問題可能造成混亂或錯誤的決策。例如焊球問題的處理,焊球問題在升溫、恒溫或助焊工序處理不當時都可能出現,但成因各異。升溫工序造成的焊球問題多是由于氣爆引起,也多半和材料質量、庫存時間和條件以及錫膏印刷工藝有關(注三)。但如果是恒溫工序造成的,則多和溫度/時間設置不當,或錫膏變質有關。和助焊工序相關的,則是氧化程度偏高以及溫度/時間設置不當引起。各情況下出現的焊球其表象各不相同,處理方法也不一樣。如果沒有把它當成不同工序不同機理來分析,就只可能胡亂調整設備或盲目嘗試了。
我曾在一些國內外的技術論文中見到用DOE來優化回流爐溫度和鏈速參數設置的。這是把5種工序混成一體處理的做法。這做法的效果(注四)應該給于仔細評估。在沒有使用熱冷點測溫做法的情況下,這種DOE做法或許能給我們帶來改善。,但如果誤把這改善當作工藝優化,我想在工藝管理上就是大錯特錯了。
6.對供應商資料的誤解和盲目跟從
有不少用戶對供應商的資料的含義和使用方法產生誤解。很多供應商指標本為參考值,或起著‘傻瓜機’作用(注五)。但用戶并不了解這一點,而代表供應商與用戶直接溝通聯系的銷售人員也并沒有強調或說明清楚,造成用戶盲目的使用而發生錯誤。例如圖四中器件供應商的焊接要求指標。其中不少信息并非該器件所決定。例如‘Preflow’部分的指標主要受錫膏特性影響較大,該器件供應商所提的不過是一種牌子型號的錫膏,未必就是用戶使用的那種。

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