Por Timothy O'Neill
O processo de montagem de PCBs cria milhões de juntas de solda com grande precisão, e é por isso que os defeitos de solda intermitentes podem ser particularmente frustrantes. É comum presumir que os materiais de solda, como pasta de solda e fluxo, são a principal causa desses problemas. Mas será que a culpa é sempre da solda?
Neste artigo, exploramos um estudo de caso real e esclarecemos a importância do diagnóstico preciso e da colaboração do fornecedor.
Entendendo os defeitos de solda
Uma concepção errônea comum é que, se houver um defeito de solda, a culpa é dos materiais de solda. Felizmente, a pasta de solda não é uma entidade inteligente capaz de causar defeitos de forma seletiva. A pasta de solda é, em essência, um material passivo que segue as instruções dadas a ela durante o processo de montagem.
Os defeitos de soldagem podem se originar de vários fatores, incluindo a configuração do equipamento, as condições ambientais, as características dos componentes e os processos de manuseio. Portanto, é essencial um exame cuidadoso de todo o processo de soldagem. Isso inclui o exame minucioso da configuração da impressora, problemas de pick-and-place, desempenho do forno de refluxo e outros parâmetros relevantes.
Estudo de caso: Problemas de soldabilidade intermitente
No cenário a seguir, um montador de PCBs encontrou um problema com a soldabilidade intermitente de um componente específico na linha de montagem de PCBs.
A natureza intermitente do problema o tornava particularmente frustrante. Às vezes, o problema de soldabilidade surgia, causando interrupções, mas era reparável na estação de retrabalho. Embora isso não interrompesse completamente os cronogramas de produção, gerava trabalho extra, perda de tempo e preocupações sobre a qualidade geral das montagens.
As tentativas de diagnosticar o problema envolveram várias visitas do engenheiro de campo do fornecedor de solda. No entanto, sempre que o engenheiro estava presente, o problema não se apresentava, deixando a equipe sem saber o que fazer. Esses casos destacaram a dificuldade de diagnosticar problemas intermitentes e a complexidade envolvida na análise da causa raiz.
Lista de verificação para investigar problemas de soldabilidade intermitente
A lista de verificação a seguir pode ajudar a orientar o processo de investigação inicial:
Lista de verificação da configuração da impressora de tela:
- Verifique se a impressora de tela está nivelada e no prumo.
- Certifique-se de que os trilhos da impressora de tela estejam paralelos uns aos outros e ao chão.
- Verifique se o ferramental correto está no lugar.
- Examine minuciosamente a limpeza do equipamento.
- Inspecione a condição do estêncil quanto a danos ou obstruções.
Processo de retirada e colocação:
- Assegure a limpeza dos bicos da máquina pick-and-place.
- Certifique-se de que não haja contaminação que afete o processo de pick-and-place.
- Verifique se as configurações de posicionamento estão otimizadas para a montagem e os componentes.
Desempenho do forno de refluxo:
- Verifique se há problemas de funcionamento nos elementos de aquecimento do forno de refluxo.
- Inspecione os motores do soprador para verificar se há algum problema.
- Verifique com um perfilador se o forno de refluxo está funcionando corretamente.
Se esses fatores forem descartados, a atenção poderá ser direcionada a outros fatores contribuintes. No estudo de caso mencionado anteriormente, esses fatores básicos foram examinados, mas nenhum foi identificado como a fonte do problema de soldabilidade intermitente.
Aprofundamento: Examinando componentes, ambiente e configurações de processo
A próxima etapa é examinar as características e o comportamento de todos os componentes envolvidos no problema, bem como os fatores ambientais e as configurações do processo.
Manuseio interno do componente problemático
O manuseio interno refere-se à forma como um componente é armazenado, manuseado e transportado dentro da instalação de fabricação. O objetivo é identificar qualquer possível manuseio incorreto e, em seguida, corrigi-lo.
Fatores ambientais
Fatores ambientais, como variações de temperatura e umidade, especialmente em regiões com climas extremos, podem afetar o processo de soldagem. No estudo de caso, o ambiente de produção foi adequadamente controlado e, embora a instalação tenha sofrido variações sazonais de temperatura e umidade, essas condições não foram correlacionadas com o problema de soldabilidade.
Otimização do perfil de refluxo
A otimização do perfil de refluxo envolve o ajuste fino do processo de refluxo para acomodar características térmicas específicas da montagem. Ao otimizar o perfil de refluxo, é possível resolver problemas como a realocação de resíduos, a eliminação de vazios de solda e a melhoria da umectação. No estudo de caso, o perfil de refluxo foi otimizado por um engenheiro certificado pela SMTA usando as mais recentes técnicas de coleta de dados de perfil. Essa otimização garantiu que o processo de refluxo estivesse dentro dos parâmetros recomendados.
Teste de equilíbrio de umidificação
O teste de equilíbrio de umedecimento é usado para determinar a soldabilidade do componente. No entanto, o teste não pode simular um perfil de refluxo e não pode detectar problemas sutis de soldabilidade que podem ocorrer durante um perfil de refluxo SMT de três a cinco minutos. No estudo de caso, os testes de equilíbrio de umedecimento realizados pelo fornecedor do componente não indicaram nenhum defeito, destacando a necessidade de investigação adicional.
Teste de equilíbrio de umedecimento em investigações de soldabilidade
A aplicação rápida de solda em alta temperatura durante os testes de equilíbrio de umedecimento pode revelar problemas graves de soldabilidade, mas também pode quebrar os óxidos presentes no componente, mascarando involuntariamente os defeitos que podem surgir durante o perfil de refluxo mais longo e mais quente. Além disso, o processo de refluxo pode exacerbar a formação de óxido antes que a solda ocorra, o que pode piorar qualquer problema.
Para superar essas limitações, os componentes fornecidos pelo cliente foram submetidos a cozimento a 125°C por cinco minutos, imitando a exposição ao refluxo. Após esse tratamento, os componentes foram submetidos a testes de equilíbrio de umidade.
Os resultados do processo de cozimento ficaram imediatamente evidentes: os componentes não soldavam corretamente após a exposição a temperaturas elevadas. Esse teste foi repetido em vários lotes de componentes e, em todas as vezes, foi observado o mesmo problema de soldabilidade, consistente com o comportamento observado nas instalações do cliente. As evidências permitiram que a montadora apresentasse ao fornecedor de componentes informações claras e inegáveis, obrigando-o a resolver o problema e oferecer uma solução.
A importância do compromisso e da paciência na colaboração com o fornecedor
A solução de problemas de soldagem pode ser desafiadora e, muitas vezes, complicada por recomendações conflitantes de vários fornecedores envolvidos no processo de montagem de PCBs. Isso pode fazer com que os fabricantes se sintam inseguros e sobrecarregados.
É fundamental reconhecer que os fornecedores desempenham um papel fundamental no tratamento eficaz dos problemas de soldagem. Eles possuem valiosa experiência, percepções e conhecimento do produto que podem contribuir para encontrar soluções. Em vez de considerar os conselhos conflitantes como um obstáculo, eles devem ser abordados como uma oportunidade de se envolver em uma colaboração significativa e na solução de problemas.
Compromisso, paciência e suporte do fornecedor são fundamentais quando se trata de resolver problemas de soldagem. Escolher fornecedores que ofereçam suporte ativo a seus produtos e estejam comprometidos em ajudar nos processos do cliente é uma decisão inteligente que pode levar a uma resolução eficaz.