จากประสบการณ์การแก้ไขจุดบกพร่อง SMT แนวหน้ากว่า 20 ปี บทความนี้จะวิเคราะห์ผลกระทบที่แท้จริงของพารามิเตอร์การพิมพ์แบบวางประสานที่สำคัญ เช่น ความเร็วในการพิมพ์และความดันต่อผลผลิต ระบุแนวโน้มหลักสามประการภายใต้การพิมพ์ความเร็วสูง: การแคบลงของหน้าต่างการปรับแต่งแบบละเอียดสำหรับความดันของไม้กวาดหุ้มยาง การเร่งการลดทอนของอายุการใช้งานของลายฉลุ และแรงเฉือนที่บางลงของโลหะบัดกรีที่เข้มข้นขึ้น เผยให้เห็นตรรกะการขับขี่แบบคู่ของการเสื่อมสภาพของอุปกรณ์และความนิยมของอุปกรณ์ระยะพิทช์ละเอียดใหม่ และ คำแนะนำในการแก้ไขจุดบกพร่อง SMT เชิงปฏิบัติสำหรับวิศวกรสายการผลิต รวมถึงการตรวจสอบข้อมูล SPI และสถานะการสึกหรอของไม้กวาดหุ้มยางพร้อมกัน และการรวมการทดสอบการไล่ระดับความเร็วในการพิมพ์เข้ากับกระบวนการเปลี่ยนสายการผลิตมาตรฐาน

SMT สำหรับแผงควบคุมอุตสาหกรรมยานยนต์มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความน่าเชื่อถือในการบัดกรี แม้แต่ความเบี่ยงเบนเล็กน้อยในการควบคุมการบัดกรีก็อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องแบบแบตช์ได้ เช่น ข้อต่อบัดกรีเย็น สะพานบัดกรี และหลุมศพ บทความนี้กล่าวถึงความเข้าใจผิดในโลกแห่งความเป็นจริงโดยตรงในสายการผลิต ซึ่งครอบคลุมประเด็นปัญหาที่เกิดขึ้นสูง 5 ประการ ได้แก่ ความล้มเหลวในการควบคุมอุณหภูมิระหว่างการจัดเก็บสารบัดกรี เวลาการไหลกลับไม่เพียงพอ ความดันของไม้กวาดหุ้มยางที่ไม่ตรงกัน ความไม่ตรงกันระหว่างการออกแบบช่องเปิดลายฉลุและขนาดอนุภาคของสารบัดกรี และเวลาค้างที่มากเกินไปหลังการพิมพ์ แต่ละจุดได้มาจากกรณีความล้มเหลวที่วัดได้ โดยเน้นว่าการควบคุมการบัดกรีในบอร์ดควบคุมอุตสาหกรรม SMT จะต้องดำเนินการผ่านกระบวนการทั้งหมดตั้งแต่การจัดหาวัสดุไปจนถึงการจัดวางส่วนประกอบ

In การเชื่อมเทอร์มินัลกระแสสูง การเลือกลวดบัดกรีที่ไม่เหมาะสม และอุณหภูมิของหัวแร้งที่ไม่สามารถควบคุมได้ มักทำให้เกิดข้อต่อบัดกรีเย็น ข้อต่อบัดกรีแห้ง หรือความเสียหายจากความร้อนต่อวัสดุฐานขั้วต่อ บทความนี้กล่าวถึงความเข้าใจผิดในโลกแห่งความเป็นจริงโดยตรงเกี่ยวกับสายการผลิต โดยครอบคลุมข้อผิดพลาดหลัก 6 ประการ รวมถึงการกัดกร่อนของฟลักซ์ตกค้าง เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดที่ไม่ตรงกันกับข้อกำหนดเฉพาะของลวดบัดกรี และการตั้งค่าอุณหภูมิที่ไม่สนใจความแตกต่างของความจุความร้อน โดยเน้นย้ำว่าการเชื่อมเทอร์มินัลจะต้องทำวิศวกรรมย้อนกลับระดับกิจกรรมของลวดบัดกรีและเส้นผ่านศูนย์กลางตามความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้า และปรับอุณหภูมิของหัวแร้งแบบไดนามิกตามความหนาของวัสดุขั้วต่อ

In กระบวนการ SMT ของบอร์ดประกอบแบบผสม การใช้ตะกั่วบัดกรีและลวดบัดกรีแบบแมนนวลร่วมกันอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่ได้อย่างง่ายดาย เช่น ข้อต่อบัดกรีเย็น การเชื่อมต่อ และความเสียหายจากความร้อน จากประสบการณ์จริงในสายการผลิตกว่า 20 ปี บทความนี้ได้กล่าวถึงข้อผิดพลาดความถี่สูงห้าประการโดยตรงในการใช้ตะกั่วบัดกรีและลวดบัดกรีแบบผสม: การออกแบบช่องรับแสงลายฉลุที่ไม่เหมาะสม หน้าต่างอุณหภูมิการรีโฟลว์ที่ขัดแย้งกัน จังหวะการบัดกรีการซ่อมแซมด้วยตนเองที่ไม่ตรงกัน การตัดสินที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับความเข้ากันได้ของฟลักซ์ และการซ้อนทับความเครียดจากความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้ หลุมพรางแต่ละอย่างรวมถึงอาการ อันตราย สาเหตุที่แท้จริง และมาตรการรับมือ โดยหลีกเลี่ยงการใช้ทฤษฎีมาแทนการตัดสิน ณ ที่เกิดเหตุ

In การทำงานซ้ำ BGA ปริมาณของสารบัดกรีที่ใช้ และการควบคุมอุณหภูมิอากาศร้อนจะกำหนดความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรีโดยตรง มาตรฐาน IPC-7711/21C กำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าค่าเบี่ยงเบนของปริมาตรของสารบัดกรีจะต้องไม่เกิน ±15% และอุณหภูมิสูงสุดของการรีโฟลว์จะต้องได้รับการควบคุมภายในช่วง 235°C±5°C อุณหภูมิที่มากเกินไปทำให้เกิดการหลุดล่อนของ PCB และการแตกร้าวของชิป ในขณะที่การบัดกรีที่มากเกินไปจะนำไปสู่การเชื่อมและอัตราการเป็นโมฆะที่มากเกินไป In การปฏิบัติงานแนวหน้า จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์แบบไดนามิกร่วมกับความหนาของลายฉลุ เส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลบัดกรีชิป และความหนาแน่นของฟอยล์ทองแดง PCB

การจัดการคลังสินค้าแบบวางประสานในเวิร์กช็อป SMT กำลังเปลี่ยนจากการควบคุมอุณหภูมิแบบคงที่ไปเป็นการติดตามวงจรชีวิตแบบไดนามิก แนวโน้มต่างๆ เช่น การแจ้งเตือนอุณหภูมิและความชื้นของสิ่งแวดล้อมที่เชื่อมโยง การกำหนดเวลาอัตโนมัติของระยะเวลาคอนเทนเนอร์แบบเปิด และการสร้างแบบจำลองระดับแบทช์ของการย่อยสลายที่เกิดจากการหมุนเวียนด้วยความร้อน กำลังผลักดันการอัพเกรดระบบคลังสินค้า การควบคุมการจัดการคลังสินค้าที่มีส่วนผสมของสารบัดกรีอย่างละเอียดได้กลายเป็นการป้องกันแนวหน้าหลักในการลดข้อบกพร่องในการบัดกรี เช่น ข้อต่อการบัดกรีแบบเย็น การฝังหลุมศพ และลูกบอลบัดกรี

ในการจัดการกับปัญหาที่แพร่หลายของช่องว่างของการบัดกรีมากเกินไปใน PCB ที่กระจายความร้อนสูงในระหว่างการบัดกรีแบบรีโฟลว์ SMT บทความนี้ได้นำประสบการณ์ 20 ปีของประสบการณ์สายการผลิตในทางปฏิบัติมาใช้เพื่อสรุปปรากฏการณ์ความล้มเหลวความถี่สูง 6 ประเภทอย่างเป็นระบบ สิ่งเหล่านี้ครอบคลุมถึงสาเหตุในโลกแห่งความเป็นจริง รวมถึงข้อบกพร่องในการออกแบบแผงระบายความร้อน ช่องลายฉลุที่ไม่ตรงกัน การเลือกการบัดกรีที่ไม่เหมาะสม พารามิเตอร์การพิมพ์ที่ไม่สามารถควบคุมได้ โปรไฟล์การจัดเรียงที่ไม่สมดุล และความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ผันผวน สำหรับแต่ละสาเหตุ มีการจัดเตรียมขั้นตอนการสอบเทียบที่ดำเนินการได้ทันทีและมาตรการป้องกันตามปกติ โดยกำหนดเป้าหมายไปที่คอขวดของกระบวนการหลักโดยตรงสำหรับการปรับปรุงช่องว่าง SMT ใน PCB ที่กระจายความร้อนสูง

การตั้งค่าอุณหภูมิที่ไม่เหมาะสมของหม้อบัดกรีแบบคลื่นเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการบัดกรีแบบเย็น การเชื่อมต่อ และการเปียกที่ไม่ดี จุดหลอมเหลวและกิจกรรมของโลหะผสมบัดกรีที่แตกต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ต้องตั้งค่าอุณหภูมิหม้อบัดกรีแบบคลื่นอย่างถูกต้องตามประเภทจริงของโลหะผสมของแท่งบัดกรีที่ใช้ มิฉะนั้นอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องในการบัดกรีแบบแบตช์ได้ง่าย

แม้ว่าการบัดกรีแบบไม่ต้องทำความสะอาดจะกำจัดกระบวนการทำความสะอาดในการบัดกรี SMT แต่สารตกค้างหลังการบัดกรีอาจทำให้เกิดการสัมผัสหัววัด ICT ที่ไม่ดี การตัดสินที่ผิดพลาดในการทดสอบหัววัดการบิน และการตรวจจับที่พลาดในการทดสอบการทำงาน จากข้อมูลที่วัดได้ในสายการผลิต บทความนี้เสนอมาตรการลดต้นทุนที่สามารถดำเนินการได้ 6 ประการ ซึ่งครอบคลุมถึงการเลือกส่วนผสมประสาน การออกแบบลายฉลุ พารามิเตอร์การรีโฟลว์ และการบำรุงรักษาฟิกซ์เจอร์ทดสอบ ซึ่งสามารถลดชั่วโมงการทำงานในการทดสอบประจำปีที่ผิดพลาดได้ 1200 ชั่วโมง และลดต้นทุนการทำงานซ้ำที่ผิดพลาดได้ 84,000 หยวนต่อโรงงาน

การเชื่อมบอร์ดแบบยืดหยุ่น FPC มีความไวสูงต่อความแม่นยำในการพิมพ์แบบวางประสานและแรงกดในการติดตั้ง จากการทบทวนความล้มเหลวของสายการผลิตจริง บทความนี้จะเปรียบเทียบอัตราการเกิดของการเชื่อม การฝังหิน และการบัดกรีเย็นในแนวนอนภายใต้ความหนืดของสารบัดกรีที่แตกต่างกัน ปริมาณโลหะ คุณสมบัติไทโซทรอปิก และช่วงแรงดันในการติดตั้งต่างๆ (0.15N~0.6N) ในสถานการณ์ทั่วไป เช่น IC ระดับละเอียด แผ่นอิเล็กโทรดสองด้าน และความหนาแน่นสูงตาบอด/ฝังผ่าน FPC มีการชี้แจงว่าสำหรับการพิมพ์แบบบัดกรี ควรให้ความสำคัญกับรุ่นที่มีผง 4# ปริมาณโลหะ 88.5% ความหนืด 220Pa·s และดัชนี thixotropic>4.2 ควรให้ความสำคัญ ในขณะที่ความดันในการติดตั้งจะต้องตั้งค่าแบบไดนามิกตามขนาดแผ่น และต้องไม่ตั้งค่าสม่ำเสมอที่ 0.3N

มุ่งไปที่ข้อบกพร่องทั่วไป เช่น การประสานรอยดำ ข้อต่อบัดกรีเย็น และการอุดตันของลายฉลุที่เกิดจากสารบัดกรีและการเปลี่ยนแถบบัดกรีในระหว่างการเปลี่ยนไร้สารตะกั่วเป็นตะกั่วในกระบวนการเปลี่ยนสาย SMT บทความนี้อิงตามกรณีสายการผลิตจริง ให้รายละเอียดการดำเนินการตอบสนองอย่างรวดเร็ว รวมถึงการปิดระบบฉุกเฉินและการทำความสะอาดสายฉุกเฉิน การกำจัดสารตกค้างของฟลักซ์ และการบำบัดฟิล์มทู่ในท่ออุปกรณ์ และเสนอมาตรการกำจัดสาเหตุที่แท้จริง เช่น การจัดการการแบ่งเขตของสารบัดกรี การเชื่อมชุดแถบบัดกรี และการตรวจสอบแบบไดนามิก ของความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนในเตาอบ reflow ซึ่งให้การวางประสานแบบวงปิดที่ดำเนินการได้ทันทีและกระบวนการเปลี่ยนแถบบัดกรีสำหรับการเปลี่ยนสาย SMT

เพื่อจัดการกับการเชื่อมประสานที่พบบ่อยและข้อบกพร่องของโลหะบัดกรีของอุปกรณ์ QFP ขนาดใหญ่ในกระบวนการ SMT กระดาษนี้เริ่มต้นจากการเลือกวางโลหะบัดกรี และรวมความแม่นยำในการพิมพ์ การตอบสนองความร้อนแบบรีโฟลว์ และลักษณะการกระจายผงโลหะ เพื่ออธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับสารบัดกรีแบบพิเศษที่มีไทโซโทรปีสูง การกระจายขนาดอนุภาคแคบ (D50=18.5μm) และปริมาณโลหะ 90.2% เช่น

การควบคุมมุมป้อนลวดบัดกรีส่งผลโดยตรงต่ออัตราการโปรยลงมาของการบัดกรีแบบแมนนวล ปัจจุบันอุตสาหกรรมกำลังเร่งพัฒนาไปสู่ข้อต่อไมโครบัดกรีที่มีขนาดต่ำกว่า 0.3 มม. PCB แบบผสมที่มีความหนาแน่นสูงและกระบวนการที่อุณหภูมิสูงไร้สารตะกั่ว อย่างไรก็ตาม วิธีการป้อนลวดบัดกรี 45° แบบคงที่แบบดั้งเดิมไม่สามารถตรงกับความเป็นจริงของสายการผลิตที่มี QFN ขนาด 0.25 มม. และส่วนประกอบ 0402 อยู่ร่วมกันได้อีกต่อไป วิศวกรระดับแนวหน้าต้องบีบอัดมุมระหว่างลวดบัดกรีและปลายหัวแร้งแบบไดนามิกให้อยู่ในช่วง 25°~35° ขณะเดียวกันก็ปรับจังหวะการป้อนลวดบัดกรีและจังหวะการถอนหัวแร้งแบบซิงโครนัส

การรีสตาร์ทเครื่องหลังจากการปิดระบบ SMT มีความเสี่ยงหลายประการ เช่น ความแม่นยำในการพิมพ์แบบวางประสานลดลง การอุดตันของสเตนซิล และการลดทอนของกิจกรรมการวางประสาน กลยุทธ์การตอบสนองที่แตกต่างกันจะต้องได้รับการพัฒนาตามระยะเวลาการปิดเครื่อง อุณหภูมิและความชื้นโดยรอบ และประเภทของสารบัดกรี โดยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการสอบเทียบแรงดันของไม้กวาดหุ้มยาง ความถี่ในการทำความสะอาดลายฉลุ และการดำเนินการอุ่นและกวนสารบัดกรีในกระบวนการพิมพ์สารบัดกรี

ความสามารถในการเปียกของสารบัดกรีที่ไม่ดีในระหว่างการบัดกรี SMT บน PCB สีทองหนา โดยทั่วไปจะปรากฏเป็นช่องว่างของรอยประสาน การไต่ของบัดกรีไม่เพียงพอ หรือการละลายเฉพาะจุด สาเหตุที่แท้จริงคือความหนาของชั้นทองที่มากเกินไป ซึ่งนำไปสู่การสร้างทู่ของชั้นนิกเกิลและการใช้ฟลักซ์ออกฤทธิ์มากเกินไป การประเมินต้องใช้วิจารณญาณที่ครอบคลุมโดยการรวมการวัดมุมเปียก การสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ของสัณฐานวิทยาของข้อต่อประสาน และสถานะการเติบโตของ IMC หลังจากการรีโฟลว์ การจับคู่ระหว่าง PCB สีทองหนาและความสามารถในการเปียกของสารบัดกรีเป็นจุดควบคุมกระบวนการสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าได้ผลผลิตผ่านครั้งแรก

วิธีการเลือกสารบัดกรีสำหรับ SMT จะต้องขึ้นอยู่กับความล้มเหลวของสายการผลิตที่เกิดขึ้นจริงเพื่อการปรับตัวของกระบวนการวิศวกรรมย้อนกลับ สารบัดกรีที่มีสารตะกั่วนั้นบัดกรีได้ง่าย แต่ถูกจำกัดโดย RoHS; สารบัดกรีไร้สารตะกั่วมีอุณหภูมิรีโฟลว์สูง ซึ่งทำให้ข้อต่อบัดกรีเย็น BGA และ PCB พองได้ง่าย สารบัดกรีไร้ฮาโลเจน ขณะเดียวกันก็สามารถแก้ไขการกัดกร่อนของฮาโลเจนได้ ส่งผลให้ความสามารถในการเปียกน้ำลดลงบางส่วน หัวใจหลักของการเลือกสารบัดกรีอยู่ที่ความสามารถของอุปกรณ์ที่ตรงกัน หน้าต่างต้านทานอุณหภูมิของส่วนประกอบ และข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือในระยะยาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานบัดกรีแบบไร้ฮาโลเจนในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีความชื้นสูง รูสเตนซิลและโปรไฟล์การรีโฟลว์จำเป็นต้องปรับพร้อมกัน

การเลือกบัดกรีส่งผลโดยตรงต่อผลผลิตของ SMT ในรอบแรกและต้นทุนการทำงานซ้ำ เนื้อบัดกรี ลวดบัดกรี และแท่งบัดกรีจะต้องได้รับการจับคู่แบบไดนามิกตามกระบวนการที่ต้องใช้ ความแม่นยำของรอยบัดกรี และความถี่ในการทำงานซ้ำ ตัวอย่างเช่น การติดตั้งส่วนประกอบ 0201 เป็นชุดต้องใช้ผงบัดกรี 3# คู่กับสเตนซิลสแตนเลส ในขณะที่การทำงานซ้ำด้านล่างสำหรับ BGA จะใช้ลวดบัดกรีแบบไม่ต้องทำความสะอาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม. เป็นพิเศษ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาในการทำงานซ้ำมากกว่า 240 ชั่วโมงต่อสายการผลิตต่อปี

โลหะผสมบัดกรี SAC305 และ Sn99.3Cu0.7 มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในสายการผลิต SMT จริง SAC305 มีความสามารถในการเปียกน้ำและความต้านทานความเหนื่อยล้าจากความร้อนได้ดีกว่า ในขณะที่ Sn99.3Cu0.7 มีต้นทุนที่ต่ำกว่าและมีช่วงการหลอมเหลวที่แคบกว่า เนื่องจากมีองค์ประกอบที่ปราศจากเงิน สำหรับโลหะผสมทั้งสอง ต้องมีการแลกเปลี่ยนแบบไดนามิกในแง่ของความสามารถในการพิมพ์ อัตราโมฆะของการรีโฟลว์ ความแข็งแรงของรอยประสาน และความน่าเชื่อถือในระยะยาว โดยคำนึงถึงประเภทส่วนประกอบเฉพาะ ความหนาของบอร์ด และการกำหนดค่าโซนอุณหภูมิของเตาอบรีโฟลว์

ความหนืดและดัชนีไทโซทรอปิกของสารบัดกรีส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการพิมพ์ของ SMT และผลผลิตของรอยประสาน IPC-J-STD-005 ระบุว่าช่วงความหนืดของสารบัดกรีคือ 200–800 Pa·s (25℃) และดัชนีไทโซโทรปิกควรอยู่ที่ ≥0.75 เมื่อค่าที่วัดได้ต่ำกว่า 0.65 เป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้เกิดการบัดกรีแหลม การเชื่อมและการบัดกรีไม่เพียงพอ เมื่อสูงกว่า 0.95 จะทำให้เกิดการรื้อถอนที่ไม่ดีและการยุบตัวของขอบ สายการผลิตจำเป็นต้องดำเนินการวัดและสอบเทียบอุณหภูมิตามจริงทุกๆ 4 ชั่วโมงโดยใช้ Brookfield LVDV-II+ พร้อมด้วยโรเตอร์แบบกรวยและเพลทที่เข้ากัน เพื่อหลีกเลี่ยงการเบี่ยงเบนของข้อมูลที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิโดยรอบเกิน ±2°C

การจำแนกประเภทของฟลักซ์ลวดบัดกรีต้องสอดคล้องอย่างเคร่งครัดกับเกรดกิจกรรม ปริมาณฮาโลเจน และข้อกำหนดในการทำความสะอาดสารตกค้างสำหรับฟลักซ์ที่ใช้ขัดสน ไม่สะอาด และละลายน้ำได้ ที่ระบุไว้ในมาตรฐาน IPC J-STD-004B แม้ว่าฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้จะมีข้อดีคือให้ออกฤทธิ์สูงและทำความสะอาดได้ง่าย แต่ก็มีความเสี่ยงที่คลอไรด์ไอออนตกค้างจะเกินขีดจำกัด 2.5μg/cm2 หากสายการผลิตล้มเหลวในการใช้กระบวนการล้างน้ำปราศจากไอออนตามที่ระบุไว้ใน IEC 61189-2 จะนำไปสู่ความล้มเหลวในการกัดกร่อนของ PCBA ได้อย่างง่ายดาย