Шарики припоя при SMT-оплавлении лучше всего диагностировать по тому, где они появляются и когда впервые обнаруживаются. Отдельные микрошарики могут указывать на отложения пасты за пределами области печати. Капля рядом с серединой чип-компонента может означать, что паста выдавилась под корпус. Рассеянные брызги могут быть связаны с быстрым нагревом или поведением летучих компонентов, а частицы, не слившиеся с отложением припоя, могут указывать на недостаточное смачивание или коалесценцию.
Такие картины — подсказки, а не диагноз или автоматический критерий браковки. Сохраните доказательства, локализуйте затронутый материал и сопоставьте данные печати, установки, состояния пасты и фактического температурного профиля платы, прежде чем менять процесс.
Здесь рассматриваются нежелательные частицы и капли припоя, а не изготовленные сферы в корпусе BGA. Перемычка припоя — отдельное состояние: она создает нежелательное соединение между проводящими элементами. По этому дефекту см. предотвращение перемычек припоя SMT. Связанные материалы об инспекции паяльной пасты, паяльной пасте, пайке оплавлением и контроле PCB охватывают более широкие этапы процесса.
Определите картину до выбора причины
| Наблюдение | Возможный механизм для изучения | Первые проверки | Важное ограничение |
|---|---|---|---|
| Отдельные микрошарики вокруг площадок или в разных местах | Перенос лишней пасты, плохое прилегание трафарета, загрязнение пасты или выделение материала при обращении | Осмотреть отпечатки, нижнюю сторону трафарета, состояние очистки и опору платы | Обнаружение шарика после оплавления не доказывает, что он возник при печати |
| Капля рядом с серединой чип-компонента | Паста выдавилась под компонент, затем слилась и вышла наружу при оплавлении | Сравнить объем печати и установку компонентов затронутого семейства | Похожая картина капель может иметь несколько сопутствующих факторов |
| Рассеянные брызги по разным областям платы | Быстрое выделение летучих веществ, состояние пасты или неподходящий для материала профиль | Изучить историю пасты и измерить репрезентативный профиль | Одно лишь распределение не доказывает, что скорость нагрева была слишком высокой |
| Мелкие частицы, не слившиеся с отложением | Окисление, недостаточная активность флюса, состояние пасты или недостаточное тепловое воздействие для слияния | Проверить обращение с пастой, вид отложения и измеренные температуры | Не считайте печь слишком холодной без данных профиля |
| Частицы впервые обнаружены после последующего обращения или очистки | Ранее отделившийся припой или мусор перенесен между поверхностями | Изучить записи обращения, контроля и очистки; осмотреть соседний материал | Этап обнаружения может быть позднее этапа образования дефекта |
В руководстве Solder Defects компании Indium Corporation и руководстве по оплавлению Tecan описаны разные механизмы растекания пасты, несоединения частиц, разбрызгивания и образования капель. Предлагаемые решения привязаны к конкретным материалам и процессам; их нельзя считать универсальными настройками.
Отдельные микрошарики и лишние отложения
Если мелкие шарики появляются около напечатанных площадок, осмотрите плату сразу после печати. Паста, нанесенная за пределами апертуры, позднее может превратиться в отдельные частицы припоя. Возможные факторы: загрязнение нижней стороны трафарета, недостаточное уплотнение между трафаретом и платой, недостаточная опора платы или перенос пасты при обращении.
След пасты или остаток флюса сам по себе не доказывает наличие шарика припоя. Проверьте, содержит ли элемент металлические частицы, и зафиксируйте расположение. Оцените состояние и эффективность очистки нижней стороны, не задавая одинаковый интервал очистки для всех сборок.
Капли припоя у середины чип-компонента
Капля сбоку или на торце пассивного компонента может образоваться, когда при установке паста смещается под корпус. При оплавлении припой из этого материала может собраться в каплю. На результат могут влиять объем печати, положение компонента, настройка установки, геометрия площадок и тепловое поведение.
Проверьте, сосредоточена ли картина на одном семействе компонентов или посадочных мест. Затем сравните затронутые и незатронутые позиции: объем и площадь отложений, выравнивание компонента, настройки установки и доступные изображения до оплавления. Связь с семейством компонентов полезна для сужения расследования, но не устанавливает, какая именно переменная вызвала каплю.
Брызги и частицы, не сливающиеся в одно целое
Мелкие частицы в разных местах могут соответствовать разбрызгиванию во время нагрева. Имеют значение летучие компоненты пасты, ее состояние и фактический температурный профиль. Перед изменением скорости нагрева изучите ограничения поставщика материала: единой подходящей скорости для всех паст, сборок и наборов компонентов нет.
Неслившиеся частицы требуют другого расследования. Отдельный порошок припоя может быть связан с окислением, неспособностью флюса обеспечить смачивание в фактических условиях, неподходящим состоянием пасты или недостаточным тепловым воздействием для слияния. Проверяйте пасту и профиль вместе. Простое увеличение пиковой температуры может повредить компоненты или превысить ограничения материала, не устранив причину.
Найдите самый ранний наблюдаемый этап
Надежное расследование отслеживает одну и ту же партию через процесс, а не начинает только с уставки печи. До очистки или ремонта сохраните изображения и идентификационные данные.
- После печати: изучите результаты инспекции паяльной пасты (SPI), если доступны, и визуальные данные об отложениях, смещениях, избытке пасты и постороннем материале. SPI может выявить проблему печати, но не показывает, что происходит под компонентом после установки.
- После установки: проверьте выравнивание компонентов и видимое до оплавления смещение пасты. Изучите настройки установки и опору платы, особенно для семейства компонентов, где появляются капли.
- После оплавления: нанесите расположение частиц на карту и сопоставьте его с более ранними данными. Автоматический контроль может отметить подозрительные элементы, но команда должна проверить, что именно обнаружено.
- После последующих операций: если частицы впервые обнаружены после обращения, очистки, испытания или упаковки, изучите эти операции и соседний материал на предмет возможного переноса.
Свяжите каждое наблюдение с идентификатором платы, партией, стороной, этапом процесса и позиционным обозначением компонента или местом. По возможности сохраните репрезентативные затронутые платы и незатронутые платы для сравнения в контролируемых условиях.
Совместно проверьте печать, пасту и установку
Печать и установка тесно связаны. Отдельное отложение может выглядеть приемлемым, но затем сместиться при установке компонента.
Изучите следующие записи и наблюдения:
- Паста: продукт и партия, история хранения и обращения, состояние вскрытия и использования, применимые ограничения поставщика. Проверьте необычное состояние по инструкциям поставщика пасты.
- Трафарет и печать: идентификатор трафарета, конструкция апертур, состояние нижней стороны, эффективность очистки, опора платы и следы пасты вне заданных отложений.
- SPI: измерения и изображения отложений в затронутых и сопоставимых местах по запрограммированным критериям проекта. Исследуйте тенденции, а не опирайтесь только на результат «прошел/не прошел».
- Установка: ориентация и выравнивание компонента, соответствующие настройки машины, опора и признаки смещения. Проверьте, относятся ли затронутые позиции к одному посадочному месту или семейству компонентов.
Изменения конструкции апертуры, настроек печати или установки следует оценивать применительно к конкретной сборке и пасте. Не существует универсального изменения апертуры или усилия установки, предотвращающего все капли припоя. Аналогично, условия среды нужно оценивать по применимым требованиям к материалу и процессу, а не по предполагаемому порогу влажности.
Измерьте температурный профиль платы
Рецепт печи не равен температуре, которую испытывает каждое паяное соединение. Используйте репрезентативную сборку и правильно расположенные термопары для измерения важных участков, в том числе связанных с дефектом и компонентов с тепловыми ограничениями.
Сопоставьте полный профиль с рекомендациями поставщика пасты и применимыми ограничениями компонентов и платы. Учитывайте:
- Поведение нагрева до плавления припоя и различия температур по сборке.
- Воздействие около температуры ликвидуса сплава и выше нее.
- Пиковые температуры в важных местах.
- Охлаждение и применимые ограничения компонентов.
Крепление термопар и загрузка платы должны подходить для измерения; иначе записанный профиль может не отражать производственные условия. Документируйте установку датчиков и сравнивайте измерения с фактической производственной конфигурацией.
Не предполагайте, что решением будет более медленный нагрев, более высокая пиковая температура или повторный проход через печь. Предлагаемое изменение должно оставаться в рамках применимых ограничений и быть проверено на наблюдаемом дефекте.
Используйте сравнения, не принимая корреляцию за причину
Контролируемое сравнение помогает отличить правдоподобный механизм от совпадения. Например, если капли группируются вокруг одного семейства пассивных компонентов, сопоставьте данные печати и установки для этих позиций с похожими незатронутыми местами. Если брызги есть в нескольких несвязанных областях, изучите общие факторы, например партию пасты, обращение и измеренный профиль.
По возможности меняйте за раз один контролируемый фактор и записывайте материал, настройку оборудования, конфигурацию платы и метод контроля как для пробы, так и для сравнения. Сохраняйте прослеживаемость до исходной затронутой партии. Снижение наблюдаемого количества шариков поддерживает дальнейшее изучение, но небольшая или нерепрезентативная проба не доказывает долговременное решение.
Иллюстративный расчет по количеству плат
Предположим, шарики припоя обнаружены на 25 платах из 100 проверенных:
25 / 100 x 100 = 25%
Наблюдаемая доля плат с дефектом в проверенной группе составляет 25%.
Теперь предположим, что на 15 из этих 25 затронутых плат кластер расположен у одного семейства компонентов:
15 / 25 x 100 = 60%
Это означает, что картина кластеризации наблюдается на 60% плат с обнаруженными шариками. Знаменатель — 25 плат с наблюдаемыми шариками, а не все произведенные платы.
Эти цифры описывают наблюдения при указанном методе контроля. Это не производственный выход, не доказательство причины и не критерий приемки. Результат также зависит от определения кластера и репрезентативности проверенных плат для всей партии.
Локализуйте, оцените и примите решение по затронутому материалу
Свободные частицы припоя могут стать проводящим мусором, если переместятся в уязвимое место. Риск зависит от расположения, фиксации, близости к проводящим элементам, условий эксплуатации и применимых критериев приемки проекта. Наличие шарика само по себе не означает автоматически ни приемку, ни браковку.
Практическая последовательность принятия решения:
- Локализуйте обнаруженный материал. При необходимости отделите затронутые партии или платы и сохраните прослеживаемость.
- Сохраните доказательства. До удаления зафиксируйте фотографии, расположение, результаты контроля и историю процесса.
- Оцените по согласованным критериям. Определите применимый документ приемки, редакцию, класс при необходимости и требования заказчика. Установите, является ли частица свободной или закрепленной и связана ли с другим дефектом.
- Согласуйте решение. Ответственные представители качества и инженерной службы решают, принять ли материал, ремонтировать, очищать, повторно контролировать или браковать его по требованиям проекта.
- Проверьте результат. Используйте утвержденный метод контроля или испытаний и запишите выполненные действия и оставшиеся опасения.
Не соскребайте частицы с платы как импровизированное решение: это может повредить паяльную маску, проводники или компоненты и переместить мусор в другое место. Используйте только утвержденный метод удаления или очистки, подходящий для сборки и ее материалов. Избегайте сплошного повторного оплавления затронутых плат; дополнительное тепловое воздействие требует инженерного решения с учетом ограничений сборки.
Поставщик сборки должен предоставить данные процесса и предложенные действия по локализации или корректировке. Заказчик и поставщик должны согласовать, кто уполномочен утверждать отклонения, ремонт и окончательный выпуск.
Что включить в RFQ или запрос корректирующих действий
Для новой сборки определите требования к контролю и приемке до производства. При существующем дефекте предоставьте достаточно данных, чтобы команда сборки могла восстановить контекст процесса. Включите:
- Редакцию платы, редакцию сборки, спецификацию материалов и затронутые позиционные обозначения или семейства компонентов.
- Производственную партию и идентификаторы плат, затронутое количество и объем проверки.
- Четкие изображения с расположением, масштабом при наличии и этапом, когда каждый признак впервые обнаружили.
- Применимый стандарт приемки и редакцию, указанный класс и критерии заказчика.
- Данные о продукте и партии пасты, идентификацию трафарета, соответствующие записи печати и SPI, а также данные установки, если они доступны.
- Рецепт оплавления и репрезентативный измеренный профиль, включая места и способ измерения температуры.
- Уже выполненные действия по локализации, контролю, очистке или ремонту и сведения о том, были ли до этого сохранены доказательства.
- Полномочия по принятию решения, требования к прослеживаемости, отчетности и проверке результата.
Для новой сборки обсудите эти требования с командой услуг SMT-монтажа и включите их в запрос предложения. По существующей проблеме или при неясном решении о приемке свяжитесь с HILPCB и передайте доступные записи. Контроль, ремонт, отчетность и другие результаты следует определять соглашением по проекту, а не предполагать.
Часто задаваемые вопросы
Все ли шарики припоя означают браковку?
Нет. Приемка зависит от применимых требований проекта, состояния и расположения частицы, а также оценки риска. Особого внимания требует свободный проводящий мусор.
Сферы BGA — это тот же дефект, что и шарики после оплавления?
Нет. Сферы BGA являются предусмотренными элементами корпуса. Здесь рассматриваются нежелательные частицы или капли вокруг сборки.
Может ли SPI выявить причину каждого шарика припоя?
Нет. SPI показывает отложения и лишнюю пасту, но не отображает напрямую все события установки, оплавления или последующего обращения. Сопоставляйте SPI с данными последующих этапов.
Всегда ли нужно замедлять нагрев при оплавлении?
Нет. Сначала измерьте репрезентативный температурный профиль платы и сравните его с ограничениями пасты и компонентов. Изменение скорости нагрева может помочь при конкретном механизме разбрызгивания, но не является универсальным решением.
Можно ли удалить шарики припоя повторным нагревом всей платы?
Не предполагайте этого. Повторное оплавление может не устранить причину и увеличивает тепловое воздействие. Любой ремонт или очистка должны быть утверждены для сборки и завершаться согласованной проверкой.