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smt贴片加工装配质量和产品生命周期的影响

来源:本站     时间:2020/03/13

       无论电子产品是下一代计算机系统还是简单的移动手机,其内部都有印刷电路板(pcb)。工程师设计pcb以支持和连接产品内的电子元件和其他硬件。 pcb通常具有通过焊接将电子元件保持在一起的导电通路,该工艺用于将诸如锡,银,金和铜的不同金属附接在一起。该过程还用于互连产品中的所有硬件。



图1:印刷电路板


印刷电路板(pcb)必须满足三个基本要求才能接受组装,并建立具有长寿命的产品。根据“印刷电路手册”的作者clyde coombs的说法,这三个基本要求是:


1、pcb的物理形式应与其预期设计相匹配。互连点的尺寸和位置以及这些互连点上的涂层必须允许适当的元件组装

2、pcb必须在组件之间提供适当的互连

3、电路板必须在不连接的互连点之间提供足够的绝缘 

        上述三个项目必须是可接受的,并且在产品的预期使用寿命期间保持高质量。由于可能存在与这三个要求相关的若干细节,因此确定pcb供应商的可接受性和质量要求对于确保满足这三个要求至关重要。正确实施后,质量和验收标准为各方提供了清晰的期望。


pcb多氯联苯工业标准


      符合行业标准的优势在于建立一个共同的基础 - 创建公平竞争环境 - 允许所有参与者至少遵守。遵守工业标准可以避免很多失败的机会。每个人都可以轻松地开发有关通用规范的知识,而不是解释无数个别公司规范。但是,由于各种原因,公司可能被迫超越标准,因为他们的设计需要超出标准规定的范围。


用户根据其在产品中的使用来评估pcb质量,这些产品分为三类,称为类。这些是:


第1类:通用电子产品,如消费电子产品


第2类:专用服务产品,例如提供不间断服务的产品


第3类:高可靠性产品,例如提供持续服务的产品


通常,制造商确定适合其产品的等级。例如,如果玩具制造商想要满足3级要求的pcb,他们必须愿意支付额外的可靠性。


在国际上,ipc-6011标准定义了pcb的通用性能规范。根据ipc-6011,pcb的供应商负责验证与规格,主图纸和图案以及特定制造设施和工艺的兼容性。简而言之,供应商必须确保pcb符合采购文件的要求。


默认情况下,ipc-6011标准适用于所有电路板类型。但是,这需要通过包含所选技术要求的性能规范来补充,例如:


ipc-6012:用于刚性pcb


ipc-6013:用于柔性(flex)pcb


ipc-6014:用于pcmcia pcb


ipc-6015:用于mcm-l pcb


ipc-6016:用于hdi pcb


ipc-6017:用于微波pcb


虽然ipc-6012是文档包中最常用的规范,但制造商可以根据其电子产品使用的pcb指定要求。



多氯联苯的可接受性


有时,可能无法单独从描述中建立不合规标准,例如ipc-6012和其他标准。为了避免这种情况,开发了标准ipc-a-600,其中包含插图和照片,并为每个特定特征提供三个级别的质量:目标,可接受和不合格条件。此外,这些特征分为两大类:


外部可观察条件:这些是在电路板外表面上可见的特征或缺陷,可以对它们进行评估。





图2:通道内空隙的图示


图2是第2类产品可接受的铜镀层图像。镀层的验收标准是:


任何洞中不超过一个空洞

不超过5%的孔具有空隙

任何空隙不大于孔长度的5%

空隙小于孔周长的90%

内部可观察条件:这些特征或缺陷只能在pcb微切片后检测,检查和评估。




图3:通孔的微截面


图3是镀孔的图像,以微截面显示铜和绝缘层的厚度,以及材料缺陷的突出显示(如果有的话)。


铜和绝缘层的厚度必须符合设计文件中规定的厚度。板的总厚度也是一个重要标准。


       通常,这种微型部分在具有与实际电路板设计所具有的相同特性的试样上进行。这样可以避免在测试时破坏好的电路板。

多氯联苯的一般缺陷及其对装配的影响


       电路板翘曲:如果电路板不完全平坦,可能会在组装过程中产生一些问题。这可能是pcb厚度的局部变化或pcb的共面性问题。它可能导致倾斜部件的潜在开口,称为跷跷板效应,或者由于焊接连接不断下降,例如使用bga接头。焊点也可能因拉伸而失去可靠性。通常,无引线器件更容易受到pcb翘曲的影响。




图4:球落和拉伸接头




图5:翘曲对无引线器件的影响


       对于翘曲板,可能还存在控制焊膏沉积量的问题,包括焊膏和粘合剂。翘曲通常导致模板无法平放在pcb表面上,在模板和板之间的某些区域留下间隙。虽然这可能导致焊膏在整个板上的不均匀印刷,但是在这些区域中可能没有足够的粘合剂分配或粘合剂可能完全被忽略。


       在印刷时,模板和板之间的间隙可能会填满焊膏。这可能导致涂抹,潮湿的桥接或过量的焊膏沉积。有时,打印后在模板上粘贴边缘可能会在下一次打印时造成不必要的污迹。


图6:未焊接的引线

图7:墓碑式无源元件


       焊膏的不均匀沉积可能导致存在的体积不足,表现为焊料覆盖焊盘,但金属化显示通过。由于没有足够的焊膏接触元件引线,因此在回流焊后会导致未焊接的引线。对于通常会降低pcb和组装过程的总公差的小型封装,这也可能导致焊膏未对准,从而导致无源芯片组件的竖起或墓碑形成,从而影响工艺产量。


       在波峰焊接过程中,如果通孔未填充且电路板发生翘曲,则组件可能会抬起波浪,导致区域保持未焊接状态。


       焊料掩模问题:焊接掩模使用不当可能会导致组装过程中出现可靠性问题。其中一个主要问题是两个相邻焊盘之间缺少焊接掩模坝,导致在波峰焊接操作期间潜在的焊料短路或桥接。

图8:缺少焊锡面罩坝

图9:移位焊接掩模


       通常,焊接掩模需要覆盖整个焊盘。如果存在移位或重合失调,则焊接掩模可能无法完全覆盖焊盘,并在焊盘旁边形成一个凹槽,从而露出相邻的焊盘或轨道。随后,该区域可以填充焊膏并形成晶须或桥,使焊盘与相邻的焊盘或轨道短路。


       由于焊接掩模使用不当而引起的另一个可靠性问题是焊盘本身的污点导致可焊性问题。这可以防止焊料在回流或波峰焊接期间正确润湿涂抹的焊盘,使焊盘不可焊接。


图10:焊盘上的焊料掩模涂抹

图11:焊球


       如果焊接掩模保持固化不足,则可能导致产品可靠性问题,因为未固化的焊接掩模区域会捕获加工残留物并导致电气泄漏或机电迁移失败。不正确固化的阻焊剂还可能使焊料在波峰焊接期间以球的形式积聚,从而导致潜在的电短路。

       hal板的问题:非共面或不均匀的焊接表面是hal饰面板的主要问题。在第一次回流操作后,非常薄的hal涂层可能导致迁移,暴露铜并导致后续回流中的可焊性差。


图12:不均匀的hal焊料

图13:薄hal涂层


       由于模板开口通常与焊盘完全不匹配,模板的某些部分可能会停留在多余的焊料沉积物上,使模板的另一个区域远离电路板。这允许焊膏挤入模板和板之间的间隙,产生类似于具有翘曲的板上的问题。


图14:焊接桥

图15:粒状焊点


       hal板的非共面性也可能导致焊盘上留下焊料的凸起,导致模板抬起并且焊膏填充下面的间隙。在回流期间,多余的焊料可能导致相邻的焊盘在相邻的细间距元件之间形成桥接或晶须。焊膏中的焊剂可能不足以满足焊膏中焊料的总量以及hal工艺留在焊盘上的焊料总量,这可能会导致接头颗粒状或受干扰。


结论


       深圳市铭华航电smt贴片加工pcb是产品中的机电产品,有很多失败的机会。 pcb质量是一个巨大的主题,有许多可能影响装配和产品生命周期的缺陷。从pcb表面的翘曲到缺陷到纹理的欠蚀刻,pcb质量的每个方面都会使产品在其预期的生命周期结束之前突然停止。


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