Timothy O'Neill
Proces montażu PCB tworzy miliony połączeń lutowanych z wielką precyzją, dlatego też przerywane defekty lutowania mogą być szczególnie frustrujące. Powszechne jest założenie, że materiały lutownicze, takie jak pasta lutownicza i topnik, są główną przyczyną tych problemów. Ale czy zawsze winny jest lut?
W tym artykule analizujemy rzeczywiste studium przypadku i rzucamy światło na znaczenie dokładnej diagnozy i współpracy z dostawcami.
Zrozumienie wad lutowania
Powszechnie panuje błędne przekonanie, że jeśli występuje wada lutownicza, winne są materiały lutownicze. Na szczęście pasta lutownicza nie jest inteligentnym bytem zdolnym do selektywnego powodowania wad. Pasta lutownicza jest zasadniczo materiałem pasywnym, który postępuje zgodnie z instrukcjami przekazanymi mu podczas procesu montażu.
Wady lutowania mogą wynikać z kilku czynników, w tym konfiguracji sprzętu, warunków środowiskowych, charakterystyki komponentów i procesów obsługi. Dlatego też niezbędne jest dokładne zbadanie całego procesu lutowania. Obejmuje to przeanalizowanie konfiguracji drukarki, kwestii pick-and-place, wydajności pieca rozpływowego i innych istotnych parametrów.
Studium przypadku: Problemy z lutownością przerywaną
W poniższym scenariuszu monter PCB napotkał problem z przerywanym lutowaniem określonego komponentu na linii montażowej PCB.
Przerywany charakter problemu sprawiał, że był on szczególnie frustrujący. Czasami problem z lutownością pojawiał się, powodując zakłócenia, ale można go było naprawić na stacji przeróbek. Choć nie powodowało to całkowitego zatrzymania harmonogramów produkcji, przysparzało dodatkowej pracy, marnowało czas i budziło obawy o ogólną jakość podzespołów.
Próby zdiagnozowania problemu wymagały wielokrotnych wizyt inżyniera terenowego dostawcy lutowia. Jednak za każdym razem, gdy inżynier był obecny, problem nie pojawiał się, pozostawiając zespół w niepewności. Przypadki te uwypukliły trudności w diagnozowaniu przerywanych problemów i złożoność analizy przyczyn źródłowych.
Lista kontrolna do badania problemów z lutownością przerywaną
Poniższa lista kontrolna może pomóc w przeprowadzeniu wstępnego procesu dochodzenia:
Lista kontrolna konfiguracji drukarki ekranowej:
- Sprawdź, czy drukarka ekranowa jest wypoziomowana i ustawiona pionowo.
- Upewnij się, że szyny sitodrukarki są równoległe do siebie i do podłogi.
- Sprawdź, czy na miejscu znajduje się odpowiednie oprzyrządowanie.
- Dokładnie sprawdź czystość sprzętu.
- Sprawdź stan szablonu pod kątem uszkodzeń lub zatkania.
Proces Pick-and-Place:
- Upewnij się, że dysze maszyny pick-and-place są czyste.
- Upewnij się, że nie ma żadnych zanieczyszczeń wpływających na proces pick-and-place.
- Sprawdź, czy ustawienia rozmieszczenia są zoptymalizowane dla zespołu i komponentów.
Wydajność pieca rozpływowego:
- Sprawdź, czy elementy grzejne pieca rozpływowego nie działają nieprawidłowo.
- Sprawdź silniki dmuchaw pod kątem ewentualnych usterek.
- Sprawdź za pomocą profilera, czy piec rozpływowy działa prawidłowo.
Jeśli te czynniki zostaną wykluczone, uwaga może zostać skierowana na inne czynniki. We wspomnianym wcześniej studium przypadku zbadano te podstawowe czynniki, ale żaden z nich nie został zidentyfikowany jako źródło przerywanej lutowności.
Głębsza analiza: Badanie komponentów, środowiska i ustawień procesu
Następnym krokiem jest zbadanie charakterystyki i zachowania wszelkich komponentów zaangażowanych w problem, a także czynników środowiskowych i ustawień procesu.
Wewnętrzna obsługa problematycznego komponentu
Obsługa wewnętrzna odnosi się do sposobu przechowywania, obsługi i transportu komponentów w zakładzie produkcyjnym. Celem jest zidentyfikowanie wszelkich możliwych nieprawidłowości w obsłudze, a następnie ich skorygowanie.
Czynniki środowiskowe
Czynniki środowiskowe, takie jak wahania temperatury i wilgotności, szczególnie w regionach o ekstremalnym klimacie, mogą wpływać na proces lutowania. W studium przypadku środowisko produkcyjne było odpowiednio kontrolowane i chociaż w zakładzie występowały sezonowe wahania temperatury i wilgotności, warunki te nie były skorelowane z problemem lutowności.
Optymalizacja profilu reflow
Optymalizacja profilu rozpływu obejmuje precyzyjne dostrojenie procesu rozpływu w celu dostosowania do określonych właściwości termicznych zespołu. Optymalizując profil rozpływu, można zająć się takimi kwestiami, jak relokacja pozostałości, eliminacja pustek lutowniczych i lepsze zwilżanie. W tym przypadku profil rozpływu został zoptymalizowany przez inżyniera z certyfikatem SMTA przy użyciu najnowszych technik gromadzenia danych profilu. Optymalizacja ta zapewniła, że proces ponownego rozpływu mieścił się w zalecanych parametrach.
Testowanie równowagi zwilżania
Test równowagi zwilżania służy do określenia lutowności komponentów. Test ten nie może jednak symulować profilu rozpływowego i nie może wykryć subtelnych problemów z lutownością, które mogą wystąpić podczas trzy- lub pięciominutowego profilu rozpływowego SMT. W omawianym przypadku testy równowagi zwilżania przeprowadzone przez dostawcę komponentów nie wykazały żadnych wad, co podkreśla potrzebę przeprowadzenia dodatkowych badań.
Testowanie równowagi zwilżania w badaniach lutowności
Szybkie zastosowanie wysokotemperaturowego lutowia podczas testów równowagi zwilżania może ujawnić poważne problemy z lutownością, ale może również rozbić tlenki obecne na komponencie, nieumyślnie maskując wady, które mogą pojawić się podczas dłuższego, gorętszego profilu ponownego rozpływu. Co więcej, proces ponownego rozpływu może zaostrzyć tworzenie się tlenków przed lutowaniem, potencjalnie pogarszając wszelkie problemy.
Aby przezwyciężyć te ograniczenia, komponenty dostarczone przez klienta zostały poddane pieczeniu w temperaturze 125°C przez pięć minut, naśladując ekspozycję na reflow. Po tej obróbce komponenty zostały poddane testom równowagi zwilżania.
Wyniki procesu wypalania były natychmiast widoczne - komponenty nie lutowały się prawidłowo po wystawieniu na działanie podwyższonej temperatury. Test ten został powtórzony na wielu partiach komponentów i za każdym razem zaobserwowano ten sam problem z lutownością, zgodny z zachowaniem doświadczonym w zakładzie klienta. Dowody te pozwoliły monterowi na przedstawienie dostawcy komponentów jasnych i niezaprzeczalnych informacji, zmuszając go do rozwiązania problemu i zapewnienia środków zaradczych.
Znaczenie zaangażowania i cierpliwości we współpracy z dostawcami
Rozwiązywanie problemów związanych z lutowaniem może być wyzwaniem, często komplikowanym przez sprzeczne porady od wielu dostawców zaangażowanych w proces montażu PCB. Może to sprawiać, że producenci czują się niepewni i przytłoczeni.
Należy pamiętać, że sprzedawcy odgrywają kluczową rolę w skutecznym rozwiązywaniu problemów związanych z lutowaniem. Posiadają oni cenną wiedzę, spostrzeżenia i znajomość produktów, które mogą przyczynić się do znalezienia rozwiązań. Zamiast postrzegać sprzeczne porady jako przeszkodę, należy traktować je jako okazję do zaangażowania się w znaczącą współpracę i rozwiązywanie problemów.
Zaangażowanie, cierpliwość i wsparcie dostawcy są kluczowe, jeśli chodzi o rozwiązywanie problemów z lutowaniem. Wybór dostawców, którzy aktywnie wspierają swoje produkty i są zaangażowani w pomoc w procesach klienta, jest mądrą decyzją, która może prowadzić do skutecznego rozwiązania.