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SMT工艺质量控制
SMT工艺质量控制
摘要 :
1工艺质量的基本概念;2工艺质量的评价;3工艺质量控制体系;4 SMT关键过程点的控制要素;5基本能力建设——识别、预防与纠正。
1. 工艺质量控制的基本概念
1.1 什么是工艺质量?
SMT工艺质量,指SMT组装工艺的管理与控制水平。
通常用焊接直通率、焊点不良率来衡量。
这两个指标反映的是工艺“本身”的质量,它关注的是“焊点”及其组装的可靠性。
它不全等同于“制造质量”的概念,不涉及器件本身的质量问题(主要指性能)
高的工艺质量:
意味着高的焊点质量;
意味着高的生产效率;
1.2 什么是工艺质量控制?
工艺质量控制,就是要对影响 SMT工艺质量的所有因素进行有效的管理和控制,使SMT的焊接缺陷率处于可接受的水平和稳定状态。
没有稳定的工艺质量,不可能有稳定的制造质量,也不可能有高的生产效率。
工艺质量控制的目的:
建立稳定的工艺!
1.3工艺质量控制体系
现代工艺质量控制体系的建立,基于“零缺陷”和“第一次把事情做好”的原则,强调“预防”为主的做法。
同时,随着 SMD的越来越小,PCBA组装密度的越来越高,先前通过维修解决不合格产品的做法越来越不可行。
在这样的情况下,许多企业对如何提高焊接的一次合格率进行了广泛的探索,逐步形成了一套控制体系——重视PCBA的可制造性设计、严格对物料工艺质量的控制、进行正确的的工艺试制、实施规范化的SMT工序管理、利用AOI(自动光学检查)和计算机技术进行实时工艺监控等,我们把这些行之有效的“做法”,称之为工艺质量的控制体系。
2. 工艺质量的评价
1) 直通率
直通率,也称首次通过率( FirstTime
Yield),指在某个时间段首次通过生产线的PCBA合格率,用百分比表示。
YFT=(通过检查的PCBA数/检查的PCBA总数)×100
直通率是以测试结果进行统计的一个指标,反映了来料、工艺的综合质量。
它是一个以时间段为单位、以不合格产品为缺陷单位统计的一个数据。
需要注意的是在同一工艺条件下,不同密度和大下的板其直通率相差很大。
也就是直通率与板上安装的元件多少、封装的工艺性有很大关系,元件越多,直通率越低。
2) 焊点不良率
焊点不良率,一般用百万焊点中的不良焊点数表示,单位 PPM。
PPM=(∑dt/∑Ot)×106
∑ds为焊点缺陷数
∑Ot为总焊点数
焊点不良率,是针对不符合要求的焊点进行统计的一个指标,反映了 SMT工艺的结果质量。
相对于组装DPMO而言,它不需要对印刷、贴片工序进行缺陷统计和再流焊接后对焊点缺陷原因进行甄别,比较简单,易于操作。
但另一方面,它不能完全反映组装全过程各工序的控制水平,不能从过程数据中提取到各工序的DPMO数据,不利于过程的改进。
3) 综合制造指标
综合制造指标,一般用制造过程每百万机会缺陷数表示。
根据 IPC-7912的定义的理解,SMT组装DPMO可以用下式表示:
DPMO=[(∑ds+∑dp+∑dt)/(∑Os+∑Op+∑Ot)]×106
其中:
∑ ds 为焊膏印刷缺陷数(以印刷缺陷的板数计)
∑ dp 为贴片缺陷数(以贴装缺陷的元件数计)
∑ dt 为焊点缺陷数(以焊点缺陷数计)
∑ Os 为焊膏印刷缺陷机会数(以印刷板数计)
∑ Op 为贴片机会数(以贴装元件数计)
∑ Ot 为焊点机会数(以焊点数计)
此计算公式,将 SMT组装作为一个过程进行评价,数据的处理比较烦琐,需要收集SMT的各工序的工艺缺陷数据,并按照不重复统计的原则进行计算。
所谓不重复统计的原则,就是如果属于印刷缺陷,不计入贴片、焊接缺陷,如果属于贴片缺陷,不计入焊接缺陷。
DPMO能够真实地反映工艺的控制水平。
3. 工艺质量控制体系构成
4. SMT工序控制
5. 工序控制基础
5.1 焊膏印刷
1)重要性认识
调查发现焊接缺陷类型的分布是:
焊点开路占 46%;短路占22%;其次是焊料不足占17%;其它缺陷类型依次是对准不良、脱焊、焊料过多等,这些缺陷类型约占全部缺陷类型的15%左右。
2)基本认识
( 1)钢网厚度的选取首先取决于“脱模性”。
( 2)印刷厚度总会比钢网厚(焊粉直径、绿油、间隙、脱模是否拉尖),一般为钢网厚度的120~150%,甚至到200%,这与测试方法有关。
( 3)刮刀的移动速度、角度及压力以及PCB的脱网速度,是一组重要参数,严重影响印刷质量。
5.2贴片
1)注意点
(1) 贴片精度检测与调试
(2)飞片率控制,一般原因:
片容、片阻表面不平;吸嘴真空开闭时机不对;静电;喂料器问题;吸嘴磨损;一般要求 3/1000内。
(3)要控制吸嘴压力,特别是大尺寸片容,很容易开裂;
(4)静电敏感器件贴装,要注意顺序,一定要在最后装,吸取、贴片动作需严防静电,可采用离子风吹。
2)贴片精度
设备精度≠贴片精度
贴片精度与机器定位精度、元件定心精度等有关。
设备的验收最好用一盘料带密集实贴后用测量放大镜测量。
一个创新性的观点——以焊膏印刷图形中心为贴片中心
松下的APC技术(AdvancedProcessControl)
3)0201的贴装
5.3再流焊接
1)工艺曲线设置基础
1理解温度曲线的深刻含义,了解一般参数的设置范围。
2收集再流焊接的经验数据,建立基础工艺数据库。
3 焊接工艺质量的鉴定:
焊点起始处的润湿状况;
焊料与被焊金属间是否形成合金层( IMC);
元件、 PCB有无热损伤(表观与测试)。
关键器件的焊接结果—— BGA、QFN、ChipC(通过可靠性测试结果了解)
4热风加热方式优于红外加热,可以实现温度高精度控制。
2)良好焊点的标志—金属间化合物(IMC)
6. 新产品导入
作者简介
贾忠中
1985年毕业于东南大学机械系。
1985年至1998年在信息产业部第二研究所从事SMT设备及工艺研究、开发等工作;SMT设备多项获部组成果奖,发表论文多篇。
1998年至今在中兴通讯公司历任工艺部长。