SMT貼片加(jiā)工裝配質(zhì)量和產品生命周(zhōu)期的影響
無(wú)論(lùn)電(diàn)子產品是(shì)下(xià)一代計算機(jī)係統還是簡(jiǎn)單(dān)的移動(dòng)手(shǒu)機，其內部都(dū)有印刷(shuā)電(diàn)路板（PCB）。工(gōng)程師設計PCB以支(zhī)持(chí)和(hé)連接產品內的電(diàn)子元(yuán)件和其(qí)他硬件。 PCB通(tōng)常具(jù)有(yǒu)通(tōng)過焊(hàn)接將電子(zǐ)元(yuán)件(jiàn)保(bǎo)持(chí)在一起的(dí)導(dǎo)電通(tōng)路，該(gāi)工(gōng)藝(yì)用(yòng)於(yú)將諸如(rú)錫，銀，金(jīn)和(hé)銅的不同金屬(shǔ)附接(jiē)在一起。該(gāi)過(guò)程(chéng)還用於(yú)互連產品(pǐn)中的(dí)所有(yǒu)硬(yìng)件。
圖1：印刷電路板
印刷(shuā)電路(lù)板(bǎn)（PCB）必須滿足三(sān)個基本要求(qiú)才(cái)能(néng)接受(shòu)組裝，並(bìng)建立(lì)具(jù)有長(cháng)壽命的產(chǎn)品。根(gēn)據“印刷(shuā)電(diàn)路(lù)手(shǒu)冊(cè)”的作者Clyde Coombs的說法(fǎ)，這三個(gè)基本(běn)要(yào)求是(shì)：
1，PCB的物(wù)理形式應與(yǔ)其預(yù)期(qī)設計相(xiāng)匹配。互(hù)連(lián)點(diǎn)的(dí)尺寸(cùn)和位置以及(jí)這(zhè)些(xiē)互連點(diǎn)上的塗層必須允許(xǔ)適當(dāng)的元件(jiàn)組裝(zhuāng)
2，PCB必須(xū)在(zài)組件之間提(tí)供適當的互(hù)連(lián)
3，電(diàn)路板必(bì)須在不連接的(dí)互連點之間提(tí)供足夠(gòu)的(dí)絕(jué)緣
上述三個(gè)項目必(bì)須(xū)是可接受(shòu)的，並且(qiě)在產品的預期(qī)使用(yòng)壽命期間(jiān)保持高(gāo)質(zhì)量(liáng)。由於可(kě)能存(cún)在(zài)與這三個要求相關的若幹細(xì)節，因(yīn)此(cǐ)確(què)定(dìng)PCB供(gōng)應(yīng)商(shāng)的可接受性和(hé)質量(liáng)要求對於確(què)保滿足(zú)這三個(gè)要(yào)求(qiú)至關(guān)重要。正(zhèng)確(què)實(shí)施(shī)後(hòu)，質量(liáng)和驗收(shōu)標準(zhǔn)為(wéi)各方提供(gōng)了(liǎo)清晰(xī)的期(qī)望。
pcb多氯聯苯(běn)工(gōng)業標準(zhǔn)
符合(hé)行(háng)業標(biāo)準的優勢(shì)在於(yú)建(jiàn)立一個共同(tóng)的基礎 - 創(chuàng)建(jiàn)公(gōng)平競(jìng)爭環(huán)境 - 允許所有(yǒu)參(cān)與(yǔ)者至少(shǎo)遵(zūn)守。遵(zūn)守(shǒu)工業標準可(kě)以避(bì)免很多(duō)失敗的機(jī)會。每(měi)個(gè)人都可以輕(qīng)鬆地開發有關(guān)通用規範(fàn)的知識(shí)，而(ér)不是解釋(shì)無數(shù)個別公(gōng)司(sī)規(guī)範(fàn)。但(dàn)是，由(yóu)於各種原因(yīn)，公(gōng)司(sī)可(kě)能(néng)被迫(pò)超越(yuè)標準，因(yīn)為他們的設計需(xū)要超出(chū)標(biāo)準規定的範(fàn)圍(wéi)。
用(yòng)戶根據其(qí)在(zài)產品(pǐn)中的(dí)使(shǐ)用來評(píng)估(gū)PCB質量，這(zhè)些產品(pǐn)分為(wéi)三(sān)類(lèi)，稱(chēng)為類。這(zhè)些是(shì)：
第1類：通用(yòng)電子產品，如消費電子產(chǎn)品(pǐn)
第(dì)2類：專(zhuān)用服務產品(pǐn)，例(lì)如提供不(bù)間斷服(fú)務的產品(pǐn)
第(dì)3類：高可靠(kào)性(xìng)產(chǎn)品(pǐn)，例如提供持續(xù)服務的產品(pǐn)
通常，製造商確定(dìng)適(shì)合其產(chǎn)品(pǐn)的(dí)等(děng)級。例如(rú)，如(rú)果(guǒ)玩(wán)具製造(zào)商想要(yào)滿足(zú)3級要(yào)求(qiú)的(dí)PCB，他(tā)們(mén)必須願意支付額外的(dí)可靠性(xìng)。
在(zài)國(guó)際(jì)上，IPC-6011標準(zhǔn)定義了(liǎo)PCB的通用性能(néng)規範。根(gēn)據IPC-6011，PCB的(dí)供應商負責驗(yàn)證(zhèng)與規格，主圖紙(zhǐ)和(hé)圖案以及(jí)特定製(zhì)造設(shè)施(shī)和工藝的兼容性(xìng)。簡(jiǎn)而言之，供應(yīng)商(shāng)必須(xū)確保PCB符合采購文件(jiàn)的(dí)要(yào)求。
默(mò)認情況(kuàng)下，IPC-6011標準(zhǔn)適用(yòng)於(yú)所(suǒ)有電(diàn)路(lù)板類型(xíng)。但是(shì)，這需要(yào)通(tōng)過包含所選技(jì)術要(yào)求(qiú)的(dí)性能(néng)規範(fàn)來(lái)補充，例(lì)如：
IPC-6012：用於剛性(xìng)PCB
IPC-6013：用(yòng)於柔性(xìng)（Flex）PCB
IPC-6014：用於PCMCIA PCB
IPC-6015：用(yòng)於(yú)MCM-L PCB
IPC-6016：用(yòng)於HDI PCB
IPC-6017：用(yòng)於微波PCB
雖然(rán)IPC-6012是(shì)文(wén)檔(dàng)包(bāo)中最常(cháng)用(yòng)的(dí)規(guī)範，但(dàn)製造商可(kě)以(yǐ)根據(jù)其(qí)電(diàn)子產(chǎn)品使用的(dí)PCB指定要(yào)求。
多(duō)氯聯(lián)苯的可接(jiē)受(shòu)性
有(yǒu)時(shí)，可(kě)能無(wú)法(fǎ)單獨從(cóng)描(miáo)述(shù)中(zhōng)建立(lì)不合規標(biāo)準，例(lì)如IPC-6012和(hé)其(qí)他標準(zhǔn)。為(wéi)了(liǎo)避免這(zhè)種(zhǒng)情況(kuàng)，開發了標準(zhǔn)IPC-A-600，其中包含(hán)插圖(tú)和照(zhào)片，並為每(měi)個特定特征(zhēng)提供三個級別的(dí)質量(liáng)：目(mù)標，可接(jiē)受和不(bù)合(hé)格(gé)條件(jiàn)。此外(wài)，這些特征分為兩(liǎng)大(dà)類：
外(wài)部(bù)可觀察(chá)條(tiáo)件：這些(xiē)是在(zài)電路板外表(biǎo)麵上(shàng)可見(jiàn)的特(tè)征或缺陷，可(kě)以對它(tā)們(mén)進行評估。
圖2：通道內空(kōng)隙的圖(tú)示
圖(tú)2是第2類產(chǎn)品可接受的(dí)銅(tóng)鍍層圖(tú)像(xiàng)。鍍(dù)層(céng)的驗收標(biāo)準(zhǔn)是：
任何洞中不超過一個空洞
不超(chāo)過5％的孔具(jù)有空(kōng)隙
任何(hé)空隙(xì)不(bù)大於孔長度的5％
空隙小(xiǎo)於孔(kǒng)周(zhōu)長的90％
內部(bù)可觀察(chá)條(tiáo)件：這(zhè)些特(tè)征或(huò)缺陷隻(zhī)能(néng)在PCB微(wēi)切片(piàn)後檢測(cè)，檢(jiǎn)查(chá)和(hé)評估(gū)。
圖3：通(tōng)孔的(dí)微(wēi)截麵
圖3是(shì)鍍孔的圖(tú)像，以微截麵(miàn)顯(xiǎn)示銅(tóng)和(hé)絕(jué)緣(yuán)層的厚(hòu)度(dù)，以及(jí)材料缺陷的(dí)突(tū)出顯(xiǎn)示（如果(guǒ)有(yǒu)的話(huà)）。
銅(tóng)和(hé)絕(jué)緣層(céng)的厚度必須符合(hé)設計文件(jiàn)中規定的(dí)厚度(dù)。板(bǎn)的總厚(hòu)度(dù)也(yě)是(shì)一(yī)個(gè)重(zhòng)要(yào)標準(zhǔn)。
通(tōng)常(cháng)，這種微(wēi)型部(bù)分(fēn)在具有與實(shí)際電路(lù)板(bǎn)設計(jì)所(suǒ)具有的相(xiāng)同特性(xìng)的(dí)試(shì)樣上(shàng)進(jìn)行。這(zhè)樣可(kě)以(yǐ)避(bì)免(miǎn)在(zài)測試(shì)時(shí)破壞好的電路板。
多氯聯(lián)苯的(dí)一(yī)般缺陷及其(qí)對裝配的影響
電(diàn)路(lù)板(bǎn)翹曲：如果電(diàn)路(lù)板不完全平坦，可(kě)能(néng)會在組裝(zhuāng)過(guò)程(chéng)中產(chǎn)生(shēng)一(yī)些問(wèn)題。這可(kě)能是PCB厚(hòu)度的局(jú)部(bù)變化(huà)或(huò)PCB的(dí)共麵性問題(tí)。它(tā)可能(néng)導致傾斜部(bù)件的潛(qián)在(zài)開(kāi)口(kǒu)，稱為蹺蹺(qiāo)板效應，或(huò)者由(yóu)於焊(hàn)接連接不斷(duàn)下(xià)降(jiàng)，例如使用BGA接頭(tóu)。焊點也可(kě)能因(yīn)拉(lā)伸(shēn)而失去(qù)可靠性(xìng)。通常，無引(yǐn)綫(xiàn)器件(jiàn)更(gēng)容易(yì)受到PCB翹曲(qū)的影響。
圖4：球落和(hé)拉伸接(jiē)頭
圖(tú)5：翹(qiáo)曲(qū)對無(wú)引綫器(qì)件的影響
對(duì)於(yú)翹曲(qū)板(bǎn)，可能還存(cún)在控製(zhì)焊膏沉(chén)積量(liáng)的問題，包括(kuò)焊膏(gāo)和(hé)粘(nián)合劑。翹(qiáo)曲(qū)通常導(dǎo)致模板無法(fǎ)平(píng)放(fàng)在(zài)PCB表麵上，在模板(bǎn)和板之間的(dí)某些區域留(liú)下(xià)間(jiān)隙(xì)。雖然這可能(néng)導(dǎo)致(zhì)焊膏(gāo)在(zài)整個板(bǎn)上(shàng)的(dí)不均(jūn)匀(yún)印刷(shuā)，但是在(zài)這些區(qū)域(yù)中可能(néng)沒有足(zú)夠(gòu)的粘合劑(jì)分配或(huò)粘合(hé)劑可(kě)能完全被忽(hū)略。
在印刷(shuā)時，模板(bǎn)和板之間的(dí)間(jiān)隙(xì)可(kě)能(néng)會(huì)填滿焊膏。這可能導致塗(tú)抹(mǒ)，潮(cháo)濕的(dí)橋(qiáo)接或(huò)過(guò)量的焊(hàn)膏沉積(jī)。有時，打印(yìn)後在(zài)模板上粘貼(tiē)邊緣(yuán)可能(néng)會在(zài)下一(yī)次(cì)打(dǎ)印時造成不必要(yào)的汙跡(jì)。
圖6：未焊(hàn)接(jiē)的引綫(xiàn)
圖(tú)7：墓碑式無源元(yuán)件
焊(hàn)膏的不均匀沉積可能導(dǎo)致存(cún)在的(dí)體(tǐ)積(jī)不足，表現為焊(hàn)料(liào)覆蓋(gài)焊(hàn)盤(pán)，但金(jīn)屬化(huà)顯示通過(guò)。由於沒(méi)有足(zú)夠的(dí)焊(hàn)膏(gāo)接觸元件引綫(xiàn)，因此在回流焊後(hòu)會導(dǎo)致未(wèi)焊(hàn)接(jiē)的(dí)引綫。對(duì)於(yú)通常(cháng)會降(jiàng)低PCB和(hé)組裝過(guò)程(chéng)的(dí)總(zǒng)公(gōng)差的(dí)小型(xíng)封裝(zhuāng)，這也可能導(dǎo)致(zhì)焊膏未(wèi)對(duì)準，從而(ér)導致無源芯片(piàn)組(zǔ)件的豎起(qǐ)或(huò)墓碑(bēi)形(xíng)成，從(cóng)而影響工藝產(chǎn)量(liáng)。
在(zài)波(bō)峰焊(hàn)接(jiē)過程中，如(rú)果通(tōng)孔未(wèi)填充且(qiě)電(diàn)路(lù)板(bǎn)發(fā)生翹曲，則(zé)組件可能會(huì)抬(tái)起(qǐ)波(bō)浪(làng)，導致(zhì)區(qū)域保持未焊(hàn)接(jiē)狀態(tài)。
焊料(liào)掩模問(wèn)題：焊(hàn)接(jiē)掩模使用不當(dāng)可能(néng)會(huì)導致組(zǔ)裝(zhuāng)過(guò)程中出(chū)現可(kě)靠(kào)性問題(tí)。其中一個主(zhǔ)要問題是兩個(gè)相(xiāng)鄰焊盤(pán)之間缺(quē)少焊接(jiē)掩模(mó)壩，導致(zhì)在波峰焊接操(cāo)作(zuò)期(qī)間(jiān)潛(qián)在的(dí)焊料短(duǎn)路(lù)或(huò)橋接(jiē)。
圖8：缺少(shǎo)焊錫(xī)麵罩壩
圖9：移位焊接掩模(mó)
通(tōng)常(cháng)，焊(hàn)接(jiē)掩模需(xū)要覆(fù)蓋整個(gè)焊盤(pán)。如(rú)果存在(zài)移位或重合失調(tiáo)，則焊接掩(yǎn)模可能(néng)無法完(wán)全覆蓋(gài)焊盤，並在(zài)焊盤(pán)旁邊形成一(yī)個凹(āo)槽(cáo)，從而(ér)露出相鄰的焊盤(pán)或軌(guǐ)道(dào)。隨(suí)後(hòu)，該(gāi)區域可(kě)以填(tián)充(chōng)焊膏並形成晶須或橋(qiáo)，使焊(hàn)盤(pán)與(yǔ)相(xiāng)鄰的焊(hàn)盤或軌道短(duǎn)路。
由(yóu)於焊(hàn)接掩(yǎn)模(mó)使用不當(dāng)而(ér)引起(qǐ)的另一個(gè)可靠性問題是(shì)焊盤(pán)本(běn)身的汙點(diǎn)導(dǎo)致(zhì)可焊(hàn)性問(wèn)題(tí)。這(zhè)可以防(fáng)止焊料在(zài)回(huí)流或波(bō)峰焊接(jiē)期間正確(què)潤(rùn)濕塗抹的(dí)焊盤(pán)，使焊盤不可(kě)焊接。
圖(tú)10：焊盤上的焊料掩(yǎn)模塗抹
圖11：焊球
如果(guǒ)焊(hàn)接掩模保持(chí)固化不足(zú)，則可(kě)能(néng)導致產品(pǐn)可靠性問題，因(yīn)為未(wèi)固化(huà)的焊接(jiē)掩模(mó)區域(yù)會(huì)捕獲(huò)加(jiā)工殘(cán)留(liú)物並(bìng)導(dǎo)致(zhì)電氣泄漏(lòu)或(huò)機電遷移(yí)失(shī)敗(bài)。不(bù)正(zhèng)確固(gù)化(huà)的(dí)阻(zǔ)焊劑還(huán)可(kě)能使(shǐ)焊(hàn)料在(zài)波峰(fēng)焊接(jiē)期間(jiān)以球的(dí)形式積聚，從而(ér)導致潛在的電(diàn)短(duǎn)路。
HAL板的問題：非(fēi)共(gòng)麵或不(bù)均匀的焊接表(biǎo)麵是(shì)HAL飾麵(miàn)板的主(zhǔ)要問(wèn)題(tí)。在(zài)第一(yī)次(cì)回流操作(zuò)後，非(fēi)常薄(báo)的(dí)HAL塗層可能導致遷(qiān)移(yí)，暴露(lòu)銅並(bìng)導致後續(xù)回(huí)流中的可焊性差。
圖(tú)12：不均匀的HAL焊(hàn)料
圖(tú)13：薄HAL塗層
由(yóu)於模板(bǎn)開(kāi)口通常(cháng)與(yǔ)焊盤完(wán)全(quán)不匹配，模板的某些部(bù)分可能會(huì)停留(liú)在(zài)多餘的(dí)焊(hàn)料沉(chén)積(jī)物(wù)上，使模(mó)板的(dí)另一個(gè)區域遠離電路板。這允許焊膏擠(jǐ)入(rù)模(mó)板和板(bǎn)之間(jiān)的(dí)間隙，產生類(lèi)似於具有翹(qiáo)曲的(dí)板上的問(wèn)題(tí)。
圖(tú)14：焊接(jiē)橋(qiáo)
圖(tú)15：粒狀焊點(diǎn)
HAL板的非(fēi)共麵(miàn)性也(yě)可(kě)能(néng)導致焊(hàn)盤上留(liú)下焊(hàn)料的凸(tū)起，導致模(mó)板(bǎn)抬(tái)起(qǐ)並(bìng)且(qiě)焊膏填充(chōng)下麵的間(jiān)隙。在回流期(qī)間(jiān)，多(duō)餘(yú)的焊(hàn)料可(kě)能導(dǎo)致(zhì)相鄰的焊盤在相鄰的(dí)細間距元件(jiàn)之間形(xíng)成(chéng)橋(qiáo)接(jiē)或(huò)晶須。焊膏中的焊劑可能不(bù)足(zú)以滿(mǎn)足焊膏中焊料的總量以及HAL工藝(yì)留在焊盤(pán)上(shàng)的焊料總(zǒng)量，這可能(néng)會導(dǎo)致(zhì)接(jiē)頭顆粒狀(zhuàng)或受幹(gān)擾。
結論
深圳市銘(míng)華(huá)航(háng)電(diàn)SMT貼(tiē)片加工(gōng)：PCB是產品(pǐn)中的機(jī)電(diàn)產品(pǐn)，有很(hěn)多(duō)失(shī)敗的(dí)機(jī)會。 PCB質(zhì)量是一個(gè)巨(jù)大的主題，有(yǒu)許(xǔ)多(duō)可(kě)能影響裝配(pèi)和產(chǎn)品生(shēng)命周期的缺陷(xiàn)。從(cóng)PCB表麵的翹曲到(dào)缺陷(xiàn)到紋(wén)理的欠蝕刻(kè)，PCB質量的(dí)每個方(fāng)麵都(dū)會(huì)使產(chǎn)品在(zài)其預(yù)期的生命(mìng)周期結束之前(qián)突(tū)然(rán)停(tíng)止(zhǐ)。