在SMT行業回流焊工藝上,中國工廠的單焊點回流焊平均投入成本是德國的 4 倍,是美國的 3 倍,是日本的 2倍多,統計數據來看,在 SMT 設備健康運行壽命方面,中國 SMT 在全球排名是倒數的。正在服務的 SMT 工廠中,較多的品質話題就是回流焊后發現偏位、掉件問題,分析下來,每個工廠產生的原因不盡相同,讓我們一起來看看。
SMT行業回流焊工藝
1) 設備適配:
產品設計及 NPI 階段,依據產品 PCB、器件分布、焊膏等復雜程度等特點,選擇合適工藝能力的回流焊來安排生產。比如華為、臺達對所有現有的回流焊進行工藝能力確認、適配,把工藝能力強的回流焊用于生產較復雜的產品,而表現能力較差的用于生產簡單的產品,或者用于烘烤,或者汰舊換新。不能達到該產品的工藝需求的設備,嚴禁投入生產。
2) 軌道管控:
軌道震動管控在 2%g 以內,超出管控范圍的,偏位、掉件等不良會顯著增加。軌道變形的控制標準普遍是:-1mm ~+1.5mm 范圍。如果存在超規擠壓就勢必會導致線路板過爐時產生擠壓彎曲變形,那么偏位、掉件自然增加了。如下圖檢測結果,回流焊入口、出口的寬度一致,但是爐內逐漸變窄,對進入的 PCB 將存在彎曲變形風險。
3) 對流管控:
熱風對流風速的管控在回流焊工藝監控中至關重要,也是業界常忽略的地方。回流焊結構上,對流循環分為大循環、小循環和微循環。大循環結構的回流焊結構簡單、維護方便,成本也較低,在對流風回流時,越靠近軌道邊的風越容易匯集成橫向的風,這也是許多器件偏位的主要原因。
4) 溫度曲線:
溫度曲線全過程中,在熔錫前后位置段最容易出現偏位、掉件。多腳器件,如果各引腳的焊錫熔化時間差異大,容易出現因為錫表面張力拉動導致的偏位、立碑等。針對容易偏位的器件,可以對比各引腳的溫度曲線來分析其 PAD 和引腳的熱容分布是否一致。
H 公司等采用的 Esamber 檢測系統配套有智能分析識別功能,自動防范以上設計問題,針對新的回流焊工藝調整,都需要配對最佳的溫度與風力搭配。
5) 設備體檢:
和其他生產設備一樣,回流焊排入定期“體檢”,針對軌道狀態、風扇狀態、對流風速狀態、冷卻能力、氮氧能力進行全面的定期檢測。硬件狀態較好的可以 3 個月檢測一次,較差狀態的 1-4 周檢 測 一 次 。 其 中 軌 道測 試 儀 采 用Esamber CBP,可以檢測軌道水平、變形、震動、中央支撐的扭曲等,EsamberRE 可以檢測熱風對流、熱補償能力、精益生產 之 工藝探索熱沖擊等。
6) 新爐把關:
添置新的回流焊時,按照以上第 5 項工藝要求,全面評估、驗收,并列入公司設備狀況數據庫,供第 1 項時配置用。
7) 板底溫差:
針對板底二次熔錫容易出現板底掉件問題,工藝管控中,可以嘗試板面板底設置不一樣的溫度,實現板面正常回流焊,而板底保持不二次熔錫。
8) 板底風差:
針對板底二次熔錫容易出現板底掉件問題,工藝管控中,可以嘗試板底風速降低的方法來改善。比如,必要的時候,板底設置風速在 3.0m/s,而板面在5.0m/s,溫度可以設置一樣,這樣避免串溫導致的閉環反復自我功率調整而損壞設備控制能力。
9) 板面水平:
板面水平度不夠,會直接導致器件滑坡偏斜。SMT 管控要求在 2 度以內。綜合來看,一個小小的偏位、掉件問題,牽涉回流焊的部分就如此之多,需要專業的工藝設計、檢測與管控來為品質把關。而真正能夠讓回流焊設備在 10 年以上都處于 95分以上運作狀態的,全球企業也屈指可數。
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