กระบวนการวางประสาน SMT ครอบคลุมห้าขั้นตอนหลัก: การละลาย การกวน การพิมพ์ การวางส่วนประกอบ และการบัดกรีแบบรีโฟลว์ หัวใจหลักของการลดต้นทุนตลอดทั้งกระบวนการอยู่ที่การลดของเสียจากการเชื่อม การยืดอายุของลายฉลุ ลดอัตราการทำซ้ำ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของอุปกรณ์ จากข้อมูลสายการผลิตจริง บทความนี้เสนอมาตรการที่สามารถดำเนินการได้ 8 มาตรการครอบคลุม 4 มิติ ได้แก่ การปฏิบัติงานด้านบุคลากร การตั้งค่าพารามิเตอร์ การจัดการวัสดุเสริม และการบำรุงรักษาอุปกรณ์

การตั้งค่าโปรไฟล์การรีโฟลว์สำหรับสารบัดกรี SAC305 ส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการเปียกของข้อต่อบัดกรี อัตราช่องว่าง และความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบ จากประสบการณ์การตรวจวัดสายการผลิตกว่า 20 ปี เอกสารนี้วิเคราะห์สาเหตุของความไม่ตรงกันของพารามิเตอร์หลักในแต่ละขั้นตอนของการอุ่น การแช่ การไหลซ้ำ และการทำความเย็นสำหรับสารบัดกรี SAC305 โดยมุ่งเน้นไปที่ข้อบกพร่องในการบัดกรีทั่วไป นอกจากนี้ ยังมอบโซลูชันที่ใช้งานได้จริงที่นำไปปฏิบัติได้ทันที เช่น การปรับแบนด์วิดธ์อุณหภูมิ การปรับความเร็วโซ่อย่างละเอียด และการสอบเทียบการวัดเทอร์โมคัปเปิล ในขณะเดียวกันก็เน้นถึงผลกระทบที่ซ่อนอยู่ของการออกแบบรูรับแสงแบบสเตนซิล อุณหภูมิและความชื้นโดยรอบ และความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนต่อความเสถียรของโปรไฟล์การรีโฟลว์

การบัดกรีการทำงานซ้ำ SMT ด้วยตนเองต้องตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดบัดกรี กำลังของหัวแร้ง และอุณหภูมิการบัดกรีจริงอย่างแม่นยำ มิฉะนั้น ข้อต่อบัดกรีเย็น แผ่นลอก หรือความเสียหายจากความร้อนต่อส่วนประกอบมีโอกาสสูงที่จะเกิดขึ้น จากกรณีข้อบกพร่องในสายการผลิตที่มีความถี่สูง บทความนี้จะเปรียบเทียบความแตกต่างของกราฟตอบสนองต่ออุณหภูมิ ความเร็วการทำให้เปียก และสัณฐานวิทยาของรอยบัดกรีระหว่างลวดบัดกรี 0.3 มม. ถึง 0.5 มม. ในสถานการณ์ทั่วไป เช่น ตัวต้านทาน QFN16, 0402 และตัวป้องกันสามารถต่อสายดินสามจุด แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าลวดบัดกรีขนาด 0.3 มม. ที่จับคู่กับหัวแร้ง 35W ที่อุณหภูมิ 280°C เหมาะสำหรับการบัดกรีงานซ้ำส่วนประกอบที่มีความแม่นยำมากกว่า ในขณะที่ลวดบัดกรีขนาด 0.5 มม. ต้องใช้หัวแร้งขนาด 50W ขึ้นไป โดยตั้งค่าไว้ที่ 320°C เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพการนำความร้อนของแผ่นอิเล็กโทรดขนาดใหญ่

การเลือกแท่งบัดกรีแบบคลื่นจำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์หลักอย่างครอบคลุม เช่น จุดหลอมเหลว ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน และอัตราการกัดกร่อนของทองแดง แท่งบัดกรี Sn63/Pb37 ทั่วไปมีจุดหลอมเหลวที่ 183°C ในขณะที่ Sn99.3/Cu0.7 คือ 227°C กุญแจสำคัญในการบำบัดขี้โลหะบัดกรีอยู่ที่การควบคุมความหนาของฟิล์มออกไซด์ที่พื้นผิวของเหลวและมุมของเครื่องขูด ขอแนะนำให้ตั้งค่ามุมเอียงของเครื่องขูดระหว่าง 5° ถึง 8° และร่วมมือกับการขูดเชิงกลทุกๆ 4 ชั่วโมงและการป้องกันไนโตรเจน

คุณภาพการบัดกรีของ QFN ขึ้นอยู่กับการควบคุมการประสานงานของการออกแบบรูรับแสงลายฉลุ SMT และพารามิเตอร์กระบวนการรีโฟลว์ IPC-7525B กำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าอัตราส่วนพื้นที่รูรับแสงของแพดต้องไม่ต่ำกว่า 0.66 และช่วงที่เหมาะสมที่สุดในสายการผลิตจริงคือ 0.72~0.78 อัตราส่วนที่ต่ำกว่า 0.62 จะทำให้อัตราข้อต่อประสานเย็นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากกว่า 12% หากอุณหภูมิสูงสุดของการรีโฟลว์เบี่ยงเบนไปจากช่วง 260°C±5° ที่ระบุใน JEDEC J-STD-020 อัตราโมฆะของข้อต่อบัดกรีด้านล่างของ QFN อาจเกินขีดจำกัดระดับ 3 ที่ 25% ที่กำหนดไว้ใน IPC-A-610E

การบัดกรีแบบรีโฟลว์ด้วยไนโตรเจนช่วยลดอัตราการเป็นโมฆะได้อย่างมาก และปรับปรุงความสามารถในการเปียกของข้อต่อบัดกรีและความน่าเชื่อถือ โดยการควบคุมจุดน้ำค้างภายในเตาอบและปริมาณออกซิเจนของสารบัดกรีอย่างแม่นยำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบัดกรีการผลิตจำนวนมากของอุปกรณ์พิทช์ละเอียดที่มีความหนาแน่นสูง เช่น 01005, QFN และ BGA ข้อมูลที่วัดได้แสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะจุดน้ำค้าง -40°C และปริมาณออกซิเจน 100ppm อัตราโมฆะของข้อต่อบัดกรี BGA สามารถควบคุมได้อย่างเสถียรภายใน 5%

การผสมแบบบัดกรีและการอุ่นแบบวางประสานเป็นหลุมดำต้นทุนที่ซ่อนอยู่ในสายการผลิต SMT การดำเนินการที่ได้มาตรฐานสามารถลดอัตราเศษของโลหะบัดกรีได้ 12% ลดอัตราข้อบกพร่องในการพิมพ์ลง 3.8% และยืดอายุการใช้งานของลายฉลุได้ 20% จากข้อมูลที่วัดผลสายการผลิตมาเป็นเวลา 20 ปี บทความนี้นำเสนอการดำเนินการลดต้นทุนที่สามารถดำเนินการได้ทันที 6 ประการ ซึ่งครอบคลุมสถานการณ์จริง เช่น การควบคุมเวลาอุ่นเครื่อง การเปลี่ยนวิธีการผสม การเชื่อมโยงอุณหภูมิและความชื้นของสิ่งแวดล้อม และการเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการแบทช์

In การรีบอลและการบัดกรี BGA ปริมาณของสารบัดกรีที่ใช้ และกระบวนการอุณหภูมิส่งผลโดยตรงต่ออัตราการก่อตัวของลูกบอลบัดกรีและความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรี จากประสบการณ์ในสายการผลิตกว่า 20 ปี บทความนี้จะสรุปจุดควบคุมหลัก 12 จุดอย่างเป็นระบบ ครอบคลุมถึงการเลือกสารบัดกรี การออกแบบรูรับแสงแบบสเตนซิล การจับคู่พารามิเตอร์การพิมพ์ การตั้งค่าโซนโปรไฟล์การจัดเรียงใหม่ และการระบุแหล่งที่มาของข้อบกพร่องทั่วไป คำแนะนำทั้งหมดได้รับการตรวจสอบผ่านการผลิตจำนวนมากจริง

ความหนืดของสารบัดกรีที่ผิดปกติในระหว่างการบัดกรี SMT ของชิประยะละเอียดสามารถนำไปสู่ข้อบกพร่องทั่วไป เช่น การเชื่อมประสาน การบัดกรีไม่เพียงพอ และการวางแนวที่ไม่ตรง จากสถานการณ์ข้อผิดพลาดในสายการผลิตจริง เอกสารนี้จะวิเคราะห์ห่วงโซ่สาเหตุระหว่างความผันผวนของความหนืดของสารบัดกรีและพารามิเตอร์การพิมพ์ลายฉลุที่ไม่ตรงกัน และให้วิธีแก้ปัญหาฉุกเฉินและพื้นฐาน รวมถึงการปรับแรงดันของปาดน้ำอย่างละเอียด การควบคุมอุณหภูมิและความชื้นในสภาพแวดล้อม และการสร้างมาตรฐานของการอุ่นเครื่องและการกวนสารบัดกรี

การบัดกรีแบบไหลกลับผ่านรูทะลุกำลังเปลี่ยนจากกระบวนการทดลองไปสู่การใช้งานการผลิตจำนวนมาก โดยการออกแบบลายฉลุและการเลือกสารบัดกรีกลายเป็นปัญหาคอขวดที่สำคัญในการกำหนดผลผลิตที่ผ่านครั้งแรก อุตสาหกรรมกำลังเผชิญกับปัญหาทั่วไปในปัจจุบัน เช่น ความไม่สมดุลของหมุดส่วนประกอบทะลุรู การเติมสารบัดกรีไม่เพียงพอ และอัตราโมฆะสูงหลังจากการรีโฟลว์ ในขณะที่โซลูชันในทางปฏิบัติ เช่น สารบัดกรีที่มีความหนืดสูง ลายฉลุแบบขั้น และการพิมพ์สองด้านกำลังถูกนำมาใช้อย่างรวดเร็ว

สารตะกั่วบัดกรี Sn63Pb37 ยังคงไม่สามารถทดแทนได้ในด้านความน่าเชื่อถือสูง เช่น อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์และการควบคุมทางอุตสาหกรรม เนื่องจากคุณสมบัติยูเทคติกและความเข้ากันได้กับกระบวนการที่สมบูรณ์ พารามิเตอร์กระบวนการจัดเรียงใหม่กำลังพัฒนาไปสู่หน้าต่างที่แคบลง ความสม่ำเสมอที่สูงขึ้น และการประสานงานของอุปกรณ์ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ปัจจัยผลักดัน ได้แก่ ความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิการบัดกรีแบบรีโฟลว์ภายในประเทศได้รับการปรับปรุงเป็น ±1.5°C ค่า Tg ของบอร์ด PCB โดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นสูงกว่า 150°C และสัดส่วนของ 0201 และอุปกรณ์แพ็คเกจขนาดเล็กเกิน 38% ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องอัพเกรดความถี่ในการสอบเทียบของโปรไฟล์การจัดเรียงใหม่ ปรับแต่งกฎการชดเชยสำหรับช่องสเตนซิล และสร้างตารางการแมปเฉพาะกลุ่มระหว่างความหนืดของสารบัดกรีและความเร็วในการพิมพ์

การเลือกความหนาของลายฉลุ SMT จะเปลี่ยนจากประสบการณ์ที่ขับเคลื่อนไปสู่การปรับตัวที่ขับเคลื่อนด้วยคุณสมบัติของโลหะผสมที่บัดกรี โลหะผสมที่มีจุดหลอมเหลวสูงไร้สารตะกั่วได้ผลักดันสัดส่วนของสเตนซิลบางเฉียบให้ต่ำกว่า 0.12 มม. เป็น 38% ในขณะที่สารบัดกรีที่อุณหภูมิต่ำแสดงให้เห็นว่าอัตราการยุบตัวของสเตนซิล 0.15 มม. เพิ่มขึ้น 12% ในการวัดสายการผลิต วิศวกรกระบวนการจำเป็นต้องปรับความหนาของลายฉลุแบบไดนามิกตามปัจจัยสำคัญสามประการ ได้แก่ จุดหลอมเหลวของโลหะผสม ขนาดอนุภาคของผง และกิจกรรมของฟลักซ์

การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของการสร้างขี้เถ้าระหว่างการเปลี่ยนแท่งบัดกรีด้วยการบัดกรีแบบคลื่น กลายเป็นปัญหาที่ความถี่สูงในสายการผลิต อุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนจากการตัดสินตามประสบการณ์ไปเป็นการจัดการหม้อบัดกรีที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล ลดปริมาณขี้โลหะอย่างเป็นระบบโดยการปรับจังหวะการเติมแท่งบัดกรีให้เหมาะสม ควบคุมปริมาณออกซิเจนหลอมเหลว และอัพเกรดตรรกะความถี่ในการขูดขี้เถ้า สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดอัตราการสูญเสียวัสดุและความถี่ในการหยุดทำงานเท่านั้น แต่ยังบังคับให้องค์กรต่างๆ ปรับโครงสร้าง SOP การบำรุงรักษารายวันสำหรับหม้อบัดกรี โดยที่วิศวกรกระบวนการระดับแนวหน้าจำเป็นต้องควบคุมความสัมพันธ์ที่เสริมฤทธิ์กันระหว่างแนวโน้มของการเปลี่ยนแปลงความหนืดของโลหะบัดกรีและจุดวิกฤตของฟลักซ์คาร์บอไนเซชัน

การปรับโปรไฟล์การรีโฟลว์ระหว่างการบัดกรี SMT ด้วยสารบัดกรีที่ปราศจากฮาโลเจนเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของรอยประสานและอัตราข้อบกพร่อง จากประสบการณ์จริงในสายการผลิตกว่า 20 ปี บทความนี้กล่าวถึงปัญหาความถี่สูงทั่วไปโดยตรง เช่น ลูกบัดกรี หลุมศพ และการทำให้เปียกไม่ดี โดยมุ่งเน้นไปที่ตัวแปรหลัก 4 ประการ ได้แก่ อัตราการทำความร้อน เวลาในการแช่ อุณหภูมิสูงสุด และอัตราการทำความเย็น โดยจะมอบโซลูชันการปรับพารามิเตอร์ที่ดำเนินการได้ทันทีและแนวทางการป้องกันข้อผิดพลาด

ส่วนประกอบ 01005 กำลังได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็วในการประกอบ PCB ความหนาแน่นสูงและความแม่นยำในการพิมพ์แบบวางประสานได้กลายเป็นปัญหาคอขวดของผลผลิต อุตสาหกรรมกำลังจัดการกับความท้าทายนี้ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพรูรับแสงของลายฉลุ การควบคุมแรงดันของปาดน้ำแบบวงปิด และการจัดการลำดับชั้นของคุณสมบัติรีโอโลยีของสารบัดกรี ในขณะที่สายการผลิตจำเป็นต้องอัพเกรดอัลกอริธึมการจดจำ AOI และความสามารถในการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ของผู้ปฏิบัติงานใหม่ไปพร้อมๆ กัน

ในการจัดการกับจุดเจ็บปวดของต้นทุนการบัดกรีแบบแมนนวลที่สูงและอัตราการทำงานซ้ำที่สูงสำหรับตัวเชื่อมต่อแบบหลายพิน บทสรุปนี้มุ่งเน้นไปที่การปรับวิธีการป้อนลวดที่ใช้งานได้จริงสำหรับลวดบัดกรีให้เหมาะสม และเสนอการดำเนินการลดต้นทุนที่นำไปใช้ได้ทันที 6 ประการ ซึ่งครอบคลุมการเชื่อมโยงหลัก เช่น การเลือกปลายบัดกรี การควบคุมปริมาณฟลักซ์ และการปรับจังหวะการป้อนบัดกรี การดำเนินการเพียงครั้งเดียวสามารถลดเวลาที่ใช้ในการบัดกรีข้อต่อเดี่ยวได้มากถึง 32% ซึ่งประหยัดเวลาในการทำงานซ้ำได้มากกว่า 1,400 ชั่วโมงต่อปี

กระบวนการทำความสะอาดแบบวางบัดกรี SMT จะต้องตรงกับประเภทการวางแบบบัดกรีอย่างแม่นยำ แม้ว่าสารบัดกรีแบบไม่ต้องทำความสะอาดจะได้รับการอธิบายในชื่อว่าไม่ต้องทำความสะอาด แต่ความเสี่ยงของสารตกค้างที่เป็นไอออนิกยังคงต้องได้รับการประเมินในสถานการณ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง ในทางตรงกันข้าม น้ำยาบัดกรีแบบล้างน้ำได้จะต้องจับคู่กับกระบวนการทำความสะอาดที่สมบูรณ์ เช่น การพ่นน้ำปราศจากไอออน การทำความสะอาดอัลตราโซนิก หรือการแปรงฟัน ทั้งสองประเภทมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐานในการเลือกอุปกรณ์ทำความสะอาด การควบคุมคุณภาพน้ำ และการตรวจสอบสารตกค้าง

In กระบวนการติดตั้งแบบสองด้าน ความน่าเชื่อถือในการบัดกรีแบบวางบัดกรีของการรีโฟลว์ครั้งที่สองนั้นขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการพิมพ์ การจับคู่โปรไฟล์การรีโฟลว์ และการประสานความจุความร้อนของส่วนประกอบเป็นอย่างสูง จากข้อมูลที่วัดได้จากสายการผลิตจำนวนมาก เอกสารนี้ระบุพารามิเตอร์หลักอย่างชัดเจน รวมถึงความหนาของสเตนซิล 0.12 มม. แรงกดของไม้กวาดหุ้มยาง 2.8 กก. และอุณหภูมิสูงสุดของการรีโฟลว์ที่ 235°C±2°C และชี้ให้เห็นว่าความเสี่ยงในการหลอมซ้ำของส่วนประกอบที่บัดกรีแล้วที่ด้าน A ระหว่างเส้นทางการรีโฟลว์ด้าน B นั้นมุ่งเน้นไปที่ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุที่ต่ำกว่า 0603 และแผ่นรองด้านล่างของแพ็คเกจ QFN

การบัดกรี SMT ของบอร์ดทองแดงหนามีแนวโน้มที่จะเกิดข้อต่อบัดกรีเย็นและการบัดกรีไม่เพียงพอเนื่องจากความจุความร้อนขนาดใหญ่และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นล่าช้า การจับคู่กิจกรรมการบัดกรีและการควบคุมอุณหภูมิโปรไฟล์การไหลซ้ำที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าข้อต่อบัดกรีมีความน่าเชื่อถือ อัตราการเพิ่มความเร็วในโซนอุ่นจะต้องได้รับการควบคุมระหว่าง 0.5°C/s และ 1.5°C/s และอุณหภูมิสูงสุดต้องเป็นไปตามขีดจำกัดคลาสส่วนประกอบที่ระบุใน IPC-J-STD-020D มิฉะนั้น จะเกิดความล้มเหลวในแบตช์ เช่น ลูกบัดกรี หลุมศพ และการแยกชั้นของ PCB

ความเข้ากันได้ระหว่างฟลักซ์การบัดกรีแบบคลื่นและแท่งบัดกรีส่งผลโดยตรงต่อความเงาของรอยบัดกรี ความสม่ำเสมอของการเปียก และสัณฐานวิทยาของสารตกค้าง จากข้อมูลที่วัดได้ในสายการผลิต เอกสารนี้จะเปรียบเทียบประสิทธิภาพรวมของฟลักซ์สามประเภท ได้แก่ ฟลักซ์แบบมีสารขัดสน แบบไม่ต้องทำความสะอาด และแบบละลายน้ำ จับคู่กับแท่งบัดกรี 63/37, 60/40 และ SAC305 ตามลำดับ การวิเคราะห์ดำเนินการจากสี่มิติ: การแปรผันของมุมเปียก การสะท้อนแสงของรอยประสาน อัตราการเกิดการเชื่อมต่อ และความยากในการทำความสะอาด มีการชี้แจงว่าสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการความมันวาวสูง ควรใช้ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งจับคู่กับแท่งบัดกรี 63/37 ในขณะที่สำหรับข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูง แนะนำให้ใช้ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งจับคู่กับ SAC305