随着市場競争日益激烈，幾乎所有(yǒu)制造類企業都高度重視産(chǎn)品質(zhì)量管控，對産(chǎn)品可(kě)靠性也提出更高要求。某企業通過現場問題反饋的統計數據，可(kě)以發現生産(chǎn)的通信設備的PCBA（printed circuit board assembly 裝(zhuāng)配印刷電(diàn)路闆）是失效比例最高的部件，比例超過了 50%。失效的主要原因是 PCBA 的工(gōng)藝質(zhì)量出現問題。

     影響工(gōng)藝質(zhì)量的因素很(hěn)多(duō)，包括 DFM 設計、物(wù)料優選和管控、生産(chǎn)工(gōng)藝及管控、檢測及可(kě)靠性保證體(tǐ)系等多(duō)個環節，而且各個環節相互動态影響。本文(wén)将重點從物(wù)料管控、工(gōng)藝鑒定、制程優化等方面進行探讨。

     本文(wén)研究的目的是提高産(chǎn)品工(gōng)藝鑒定水平，提前發現并解決工(gōng)藝潛在缺陷，提升工(gōng)藝可(kě)靠性水平，使錫珠、助焊劑殘留、虛焊（空焊）、脫焊等導緻的工(gōng)藝制程缺陷率下降40%。通過研究來甄别不合理(lǐ)工(gōng)藝，優化和改進工(gōng)藝流程，并形成工(gōng)藝固化機制和高效的工(gōng)藝優化團隊。

SMT 裝(zhuāng)配印制電(diàn)路闆概述

    SMT裝(zhuāng)配印制電(diàn)路闆是利用(yòng)SMT（Surface Mounted Technology）表面組裝(zhuāng)技(jì )術将元器件貼裝(zhuāng)在絕緣PCB基闆上，采用(yòng)印制、蝕刻、鑽孔等不同方法來制造出導體(tǐ)圖形并和SMT元器件建立電(diàn)路的互連互通。對PCB電(diàn)路闆圖形的設計及制造提出了很(hěn)高要求。

    SMT作(zuò)為(wèi)電(diàn)子組裝(zhuāng)行業裏最流行的一種技(jì )術和工(gōng)藝，能(néng)夠有(yǒu)效節省PCB面積，讓SMT印制電(diàn)路闆具(jù)有(yǒu)非常顯著的結構特征。它在元器件的封裝(zhuāng)方面有(yǒu)一定的要求，為(wèi)了提供更好的電(diàn)氣性能(néng)和通信聯系，在焊接時，要經受較高溫度的元器件和基闆必須具(jù)有(yǒu)匹配的熱膨脹系數，幫助散熱并為(wèi)傳送和測試提供方便，從而實現對元器件内部的保護。SMT工(gōng)藝流程主要包括錫膏印刷、器件貼裝(zhuāng)、回流焊接、AOI光學(xué)檢測、返修等環節。

PCBA産(chǎn)品工(gōng)藝鑒定流程與問題分(fēn)析

    工(gōng)藝鑒定是新(xīn)産(chǎn)品試制與批量生産(chǎn)的中(zhōng)間環節，試制品合格是批量投産(chǎn)的前提條件，能(néng)有(yǒu)效避免因為(wèi)工(gōng)藝缺陷和可(kě)靠性缺陷造成巨大經濟損失。産(chǎn)品工(gōng)藝鑒定具(jù)有(yǒu)重要意義，首先，它可(kě)以通過可(kě)靠性評估，預先甄别出工(gōng)藝質(zhì)量問題和可(kě)靠性缺陷，指出工(gōng)藝質(zhì)量缺陷和潛在可(kě)靠性問題。其次，它可(kě)以通過改進工(gōng)藝設計，完成工(gōng)藝質(zhì)量優化和流程固化。再次，它可(kě)以完善企業鑒定能(néng)力及管理(lǐ)。

工(gōng)藝鑒定流程

工(gōng)藝質(zhì)量鑒定流程

    該通信設備的PCBA工(gōng)藝質(zhì)量鑒定流程如圖2所示，樣本數量要求為(wèi)35～50 pcs（PCBA）。在PCB離子清潔度測試項目中(zhōng)，為(wèi)了進行不同狀态下PCB表面清潔度對比，需要另外準備3pcs裸闆PCB（未噴助焊劑、未裝(zhuāng)配元器件）、3pcs裸闆PCB（波峰工(gōng)序中(zhōng)噴助焊劑、未裝(zhuāng)配元器件），分(fēn)别檢測其離子清潔度。

    所有(yǒu)待鑒定PCBA樣品都需按照産(chǎn)品的功能(néng)要求進行ICT和FCT功能(néng)測試，确定功能(néng)是否正常，同時做好編号。

    對所有(yǒu)通過功能(néng)測試的PCBA樣品進行焊點外觀全檢。主要觀察對象為(wèi)虛焊、橋連、立碑、錫珠、錫渣、縮錫、拉尖、通孔填充高度等工(gōng)藝缺陷或異常。當外觀檢查不能(néng)判斷是否存在通孔焊料爬升高度不足、橋連、焊料噴濺等問題的情況下，應借助X-ray檢查。從通過功能(néng)測試的PCBA樣品中(zhōng)任選5pcs，對樣品上的塑封IC類器件進行聲學(xué)掃描檢查，主要針對裂紋、空洞和分(fēn)層等進行鑒定。

    從通過功能(néng)測試的PCBA樣品中(zhōng)任選3pcs，依據器件類型、焊接類型進行金相切片，觀察焊點金相組織的均勻性、空洞的大小(xiǎo)及位置、測量IMC層厚度、判定焊接缺陷如開裂、冷焊、潤濕不良等。選擇代表性的焊點（2個/種）進行抗拉/剪切檢測，應關注焊點的失效模式以及拉（推）力的大小(xiǎo)。

    評估PCBA在高溫高濕環境下是否存在因離子殘留導緻絕緣阻值下降的問題。評估PCBA在高溫高濕環境下是否存在因離子殘留導緻的電(diàn)化學(xué)遷移問題。評估焊點在運輸和使用(yòng)過程中(zhōng)抵抗振動導緻的互連失效的能(néng)力。評估焊點在運輸、使用(yòng)過程中(zhōng)抵抗機械沖擊導緻的互連失效的能(néng)力。溫度循環評估焊點耐熱疲勞的能(néng)力。

工(gōng)藝鑒定問題分(fēn)析

  通過對該通信設備某型号的PCBA的工(gōng)藝鑒定，發現它存在如下一些問題。

（1）PCB表面離子清潔度：PCB表面離子殘留超标，PCB離子殘留量臨界于标準要求，通過對可(kě)能(néng)影響殘留量的各個因素加以試驗和排除，确定主要因素為(wèi)PCB來料的離子清潔度問題及波峰焊接用(yòng)助焊劑殘留量較大導緻，應該加強PCB來料的離子清潔度檢測和管控 , 另外應該優化助焊劑的使用(yòng)工(gōng)藝。

（2）外觀及X-Ray：所檢樣品主要外觀工(gōng)藝缺陷為(wèi)虛焊、連焊、錫珠、焊點開裂、針孔、縮錫、拉尖、劃傷、PTH填充高度不足等。上述缺陷的發生主要與焊接工(gōng)藝曲線(xiàn)設置不當（如預熱不足、焊接時間和焊接溫度不足等）、助焊劑噴塗質(zhì)量、PCB通孔孔壁表面狀态、被焊元器件引腳可(kě)焊性等因素有(yǒu)關，需要從來料優選與管理(lǐ)、工(gōng)藝現場等方面進行優化和管控。

（3）絕緣電(diàn)阻：部分(fēn)測試點潮熱後阻值不合格，潮熱後闆面防潮油變色嚴重；測試位置未見明顯遷移現象，但其他(tā)測試位置的導線(xiàn)存在明顯的變色和腐蝕。

（4）電(diàn)環學(xué)遷移：産(chǎn)品電(diàn)化學(xué)遷移試驗後外觀檢查發現闆面防潮油均嚴重變色，但電(diàn)極間未發現明顯的電(diàn)遷移和腐蝕。

（5）振動：在振動試驗後功能(néng)測試不通過，外觀檢查發現橋堆的部分(fēn)引腳存在斷裂的現象和電(diàn)感L1脫落、線(xiàn)路缺損、電(diàn)感PTC脫落。

（6）機械沖擊試驗：試驗後外觀檢查均未發現元器件脫落及焊點開裂等明顯損傷。

（7）溫度循環試驗：樣品防潮油普遍存在變色，對代表性性焊點金相金相切片和推拉力試驗後，樣品個别焊點斷裂模式為(wèi)PCB基材斷裂，焊點拉力值明顯較接收态小(xiǎo)。焊點金相切片均發現焊點開裂缺陷。

工(gōng)藝質(zhì)量改良措施與效果分(fēn)析

改良措施

針對PCBA産(chǎn)品工(gōng)藝鑒定發現的工(gōng)藝問題，一定要從人、機、料、法、環、測等幾個方面進行系統整改，具(jù)體(tǐ)改良措施如下。

（1）加強人員培訓：建議技(jì )術工(gōng)程師首先對一線(xiàn)的生産(chǎn)技(jì )術人員進行培訓。根據工(gōng)藝方面所存在的工(gōng)藝問題，對工(gōng)程師進行技(jì )術培訓，提高技(jì )術人員對工(gōng)藝生産(chǎn)中(zhōng)可(kě)靠性餘量和可(kě)靠性保證的重視和正确理(lǐ)解，對可(kě)能(néng)出現的工(gōng)藝問題應該從設計角度考慮，而不要局限于生産(chǎn)現場的單純工(gōng)藝技(jì )術調整。

（2）提高設備維護水平：特别是波峰焊接設備，設備達不到工(gōng)藝要求的陳舊設備，應該進行升級，并确保每一台波峰焊接爐都配有(yǒu)助焊劑流量計。

（3）加強工(gōng)藝物(wù)料檢測和管控：嚴格執行修訂後的企标要求，檢測環境、檢測設備、檢測人員操作(zuò)方法務(wù)必落實到位，特别是檢測工(gōng)作(zuò)的監督等問題要投入人力和物(wù)力去落實好。

（4）優化工(gōng)藝制程：生産(chǎn)制程中(zhōng)，特别是波峰焊接和回流工(gōng)藝工(gōng)序，按照修訂後的波峰焊接工(gōng)藝和回流工(gōng)藝規範進行規範生産(chǎn)。在工(gōng)藝生産(chǎn)前，檢查與上個工(gōng)序的生産(chǎn)時間間隔是否符合企标要求。如果不符合，應該拒絕生産(chǎn)，并報知相關的生産(chǎn)主管。

工(gōng)藝質(zhì)量改良效果分(fēn)析

大銅箔面被裹挾的錫珠不違反最小(xiǎo)電(diàn)氣間隙，基本滿足行業标準的要求。

研究發現與建議

主要探讨了某SMT裝(zhuāng)配印制電(diàn)路闆的工(gōng)藝改良問題，闡述了PCBA工(gōng)藝對産(chǎn)品質(zhì)量的重要影響，指出了工(gōng)藝鑒定與工(gōng)藝優化方面存在的不足。

重點介紹了PCBA産(chǎn)品工(gōng)藝鑒定流程，介紹了鑒定過程發現的問題，提出了工(gōng)藝質(zhì)量改良的幾點措施，展示了優化後的闆面錫珠效果。

研究為(wèi)企業PCBA工(gōng)藝質(zhì)量改良提供了指導思想。本文(wén)也建議企業應該固化物(wù)料管控辦(bàn)法，修訂物(wù)料的質(zhì)量評估辦(bàn)法，包括技(jì )術要求、檢測方法和判定标準，加強企标的執行力度，落實到物(wù)料管控實踐中(zhōng)。

同時，企業應該固化工(gōng)藝制程管控辦(bàn)法，修訂工(gōng)藝制程中(zhōng)各個環節的要求，可(kě)以有(yǒu)效管控工(gōng)藝制程和保證制程可(kě)靠，建議加強企标的執行力度，落實到生産(chǎn)實踐中(zhōng)。