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    新聞資訊
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    淺談SMT不良率的原因及措施

    作者:博維科技 時間:2022-12-31 13:52
    錫膏印刷不良判定與相關原因分析:
    錫膏印刷不均勻,錫膏量一多一少,會引起曼哈頓(立碑)現象。錫膏印刷太少或貼片偏位,易導致虛焊不良。錫膏量過多,使錫膏形狀崩塌,超出焊盤的錫膏在融化的過程中形成錫珠,易造成短路現象。元件表面或焊盤表面氧化,降低了可焊性,使得焊錫和元件及焊盤浸潤不良而形成虛焊,應避免使用元件表面或線路板焊盤氧化的部品,以保持良好的可焊性。
    錫膏印刷應均勻,錫膏應與焊盤尺寸、形狀相等,并與焊盤對齊,錫膏的最少用量應覆蓋住焊盤的75%以上的面積,過量的錫膏最大覆蓋區域須小于1.2倍的焊盤面積,禁止與相鄰焊盤接觸。以下為印刷的相關不良判定標準與影響印刷不良的相關因素分析:
    錫膏印刷不良的問題現象:
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    圖片3.png 
    圖片4.png 
    圖片5.png 
    圖片6.png 
    圖片7.png 
    2. 影響錫膏印刷不良的原因分析


    圖片8.png 
    印刷錫膏在整個生產中引起的質量問題占的比重較大,印刷質量與模板的狀況、錫膏設備的刮刀、操作與清洗有
    很大關系,解決這類問題要注意各方面的技術要求,一般來說要想印出高質量的錫膏印刷,必須要有:
    1)良好適宜的錫膏。
    2)良好合理的模板。
    3)良好的設備與刮刀。
    4)良好的清洗方法與適當的清洗頻次。
    3. 錫膏印刷不良相關原因分析與處理方法:
    3.1、坍塌
    印刷后,錫膏往焊盤兩邊塌陷。產生的原因可能是:
    1) 刮刀壓力太大。
    2) 印刷板定位不穩定。
    3) 錫膏粘度或金屬含量過低。
    防止或解決辦法:
    調整刮刀壓力;重新固定印刷板;選擇合適粘度的錫膏。
    3.2、錫膏厚度超下限或偏下限
    產生的可能原因是:
    1) 模板厚度不符合要求(太?。?。
    2) 刮刀壓力過大。
    3) 錫膏流動性太差。
    防止或解決辦法:
    選擇厚度合適的模板;選擇顆粒度和粘度合適的錫膏;調整刮刀壓力。
    3.3、厚度不一致
    印刷后,焊盤上錫膏厚度不一致,產生的原因可能是:
    1) 模板與印刷板不平行。
    2) 錫膏攪拌不均勻,使得粘度不一致。
    防止或解決辦法:
    調整模板與印刷板的相對位置,印刷前充分攪拌錫膏。
    3.4、邊緣和表面有毛刺
    產生可能原因是錫膏粘度偏低,模板網孔孔壁粗糙或孔壁粘有錫膏。
    防止或解決辦法:
    鋼網投產前確認檢查網孔的開孔質量,印刷過程中要注意清洗網板。
    3.5、印刷均勻
    印刷不完全是指焊盤上部分地方沒印上錫膏。產生的可能原因是:
    1) 網孔孔堵塞或部分錫膏粘在模板底部。
    2) 錫膏粘度太小。
    1) 錫膏中有較大尺寸的金屬粉末顆粒。
    2) 刮刀磨損。
    防止或解決辦法:清洗網孔和模板底部,選擇粘度合適的錫膏,并使得錫膏印刷能有效地覆蓋整個印刷區域,選擇金屬粉末顆粒尺寸與窗孔尺寸相對應的錫膏。
    3.6、拉尖
    拉尖是指漏印后焊盤上的錫膏呈小山峰狀,產生的可能原因是:
    印刷間隙或錫膏粘度太大,或鋼網與線路板脫模(即分離)速度過快。
    防止或解決辦法:將印刷間隙調整為零間距或選擇合適粘度的錫膏,減小脫模速度。
    3.7、偏位
    偏位是指印刷后的錫膏偏離焊盤1/4及以上的距離,產生的可能原因是:
    1) 線路板定位不良(線路板偏位或定位不牢),印刷時產生偏位;
    2)印刷時,線路板定位不平整,線路板與鋼網之間有間隙;
    3)鋼網與線路板未對中(半自動印刷機);
    4)印刷時,線路板與鋼網間存在一定角度的夾角;
    5)鋼網變形;
    6)鋼網開孔與線路板存在不同方向的偏移;
    防止或解決辦法:
    檢查線路板定位治具是否良好,有無松動或移位,定位PIN與線路板是否匹配;確認鋼網與線路板是否完全對中,線路板與鋼網間是否存在夾角的情況,并進行相應的調整;檢查鋼網是否變形,鋼網開孔是否與線路板焊盤存在不同方向的偏位現象,確認為鋼網不良,確認處理。
    錫膏使用相關要求:
    1) 較為理想的使用環境溫度為20~27℃,相對濕度為40%~60%RH。
    2) 平時不使用時應密封保存在冰箱內(0~10℃)。
    3) 使用時從冰箱中取出放置,須解凍3小時以上,使其達到室溫。使用前要充分攪拌。
    元件貼裝不良相關原因分析與應對:
    1、貼片機拋料原因分析與處理方法:
    所謂拋料就是指貼片機在生產過種中,吸取元件之后未進行貼裝,并將元件拋至拋料盒或其它地方,或者未吸取元件而執行以上的一個拋料動作。拋料造成材料的損耗,延長了生產時間,降抵了生產效率,提高了生產成本,為優化生產效率,降低成本,必須解決拋料率高的問題。以下為拋料主要原因及對策:
    原因1:吸嘴問題,吸嘴變形、堵塞或破損造成氣壓不足,漏氣,造成吸料不良,取料不正,識別不良而拋料。
    對策:清潔或更換吸嘴;
    原因2:識別系統問題,視覺不良,視覺或雷射鏡頭有灰塵或雜物干擾識別,識別光源選擇不當和強度、灰度不夠,還有可能識別系統本身已壞。
    對策:清潔擦拭識別系統表面(反光鏡片),保證反光鏡片干凈無雜物沾污等,調整光源強度、灰度,如故障仍未解決,檢查并確認(影像)識別系統硬件;
    原因3:取料位置不良,吸嘴在吸取元件時不在元件的中心位置,取料高度不正確(一般以碰到零件后下壓0.05mm為準)而造成取料有偏移,識別時超出規定的允許誤差而拋料。
    對策:使用相機檢查并確認取料位置,必要時調整取料位置;
    原因4:真空問題,氣壓不足,真空氣管通道不順暢,有導物堵塞真空通道,或真空有泄漏造成氣壓不足,在對元件吸取時因吸取力度不夠,元件未被吸上或元件被吸取后在貼裝前途中掉落。
    對策:檢查貼裝頭各吸嘴對應的電磁閥真空值是否正常,清潔氣路管道;
    原因5:程序問題,所運行的貼裝程序中元件參數設置不當,與來料實物尺寸,亮度等參數不符造成識別不良而拋料。
    對策:修改元件參數,搜尋元件最佳參數設定;
    原因6:來料的問題,來料不規則,元件引腳氧化等不合格產品。
    對策:聯絡IQC,并將元件不良情況反饋至供應商進行改善;
    原因7:供料器問題,供料器位置變形,供料器進料不良(供料器棘齒輪損壞,料帶孔未卡在供料器的棘齒輪上,供料器下方有異物,彈簧老化,或電氣不良),造成取料位置不當或取料不良而拋料,或供料器損壞。
    對策:供料器調整,清掃供料器平臺,更換已壞部件或供料器;
    當出現拋料不良并到現場進行處理時,技術人員應先詢問設備操作員了解相關情況后,再根據觀察分析直接找到問題所在,這樣更能有效的找出問題,加以解決,同時提高生產效率,不占用過多的機器生產時間。
    <三> 回流焊接不良相關原因分析與應對:
    錫珠產生原因分析
    一般來說,錫珠的產生原因是多方面,綜合的。錫膏的印刷厚度、錫膏的組成及氧化度、模板的制作及開口、錫膏是否吸收了水分、元件貼裝壓力、元器件及焊盤的可焊性、再流焊溫度的設置、外界環境的影響都可能是焊錫珠產生的原因。錫珠的直徑大致在0.2mm~0.4mm 之間,也有超過此范圍的,主要集中在片式阻容元件的周圍。焊錫珠的存在,不僅影響了電子產品的外觀,也對產品的質量埋下了隱患。原因是現代化印制板元件密度高,間距小,焊錫珠在使用時可能脫落,從而造成元件短路,影響電子產品的質量。
    1、錫膏的金屬含量。錫膏中金屬含量其質量比約為88%~92%,體積比約為50%。當金屬含量增加時,錫膏的黏度增加,就能有效地抵抗預熱過程中汽化產生的力。另外,金屬含量的增加,使金屬粉末排列緊密,使其在熔化時更容結合而不被吹散。此外,金屬含量的增加也可能減小錫膏印刷后的“塌落”,因此,不易產生焊錫珠。
    2、錫膏的金屬氧化度。在錫膏中,金屬氧化度越高在焊接時金屬粉末結合阻力越大,錫膏與焊盤及元件之間就越不浸潤,從而導致可焊性降低。實驗表明:焊錫珠的發生率與金屬粉末的氧化度成正比。一般的,錫膏中的焊料氧化度應控制在0.05%以下,最大極限為0.15%。
    3、錫膏中金屬粉末的粒度。錫膏中粉末的粒度越小,錫膏的總體表面積就越大,從而導致較細粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現象加劇。我們的實驗表明:選用較細顆粒度的錫膏時,更容易產生焊錫粉。
    4、錫膏在印制板上的印刷厚度。錫膏印刷后的厚度是印刷的一個重要參數,通常在120~200um之間。錫膏過厚會造成錫膏的“塌落”,促進焊錫珠的產生。
    5、錫膏中助焊劑的量及焊劑的活性。焊劑量太多,會造成錫膏的局部塌落,從而使焊錫珠容易產生。另外,焊劑的活性小時,焊劑的去氧化能力弱,從而也容易產生錫珠。免清洗錫膏的活性較松香型和水溶型錫膏要低,因此就更有可能產生焊錫珠。
    6、此外,錫膏在使用前,須進行3小時以上的解凍,否則,錫膏容易吸收水分,在回流焊接時焊錫飛濺而產生錫珠。
    7、鋼網開孔
    合適的模板開孔形狀及尺寸也會減少焊錫球的產生。
    8.印制不良線路板的清洗
    對印制不良線路板進行清洗時,若未清洗干凈,印制板表面和過孔內就會殘余的部分錫膏,焊接時就會形成錫珠。因此須加強操作員在生產過程中的責任心,與線路板的清洗方法,嚴格按照工藝要求進行生產,加強工藝過程的質量控制。
    9、元件貼裝壓力及元器件的可焊性。
    如果元件在貼裝時壓力過大,錫膏就容易被擠壓到元件下面的阻焊層上,在再流焊時焊錫熔化跑到元件的周圍形成焊錫珠。
    解決方法:
    減小貼裝時的壓力,并采用上面推薦使用的模板開口形式,避免錫膏被擠壓到焊盤外邊去。另外,元件和焊盤焊性也有直接影響,如果元件和焊盤的氧化度嚴重,也會造成焊錫珠的產生。經過熱風整平的焊盤在錫膏印刷后,改變了焊錫與焊劑的比例,使焊劑的比例降低,焊盤越小,比例失調越嚴重,這也是產生焊錫珠的一個原因。
    綜上可見,焊錫珠的產生是一個極復雜的過程,我們在調整參數時應綜合考慮,在生產中摸索經驗,達到對焊錫珠的最佳控制。
    無鉛系列溫度曲線基準:
    根據現有焊接設備,結合現在使用焊膏的規格參數,結合產品實際的生產焊接情況制定出較為理想的溫度曲線圖(無鉛系列):
    圖片9.png 
    1、熱風回流焊接時間與溫度的關系
    第一階段為升溫階段,在這一階段印制板從室溫上升到150℃,持續時間為75秒左右,主要目的是使焊膏中的溶劑揮發,升溫速度不可太快,一般控制在4℃/S以內。
    第二階段為預熱保溫階段,其目的是除去過剩的溶劑及水分,以防止印制板因急劇升溫帶來的熱應力,促使助焊劑和化。預熱溫度控制在150-200℃,預熱時間控制在60~180秒范圍內。錫膏開始熔化,潤濕焊點部位。在該階段需注意:既要使印制板和元器件充分預熱,減少熱沖擊,又要避免過熱,使助焊劑提前失效,造成板材、元器件損壞。
    第三階段為焊接階段,220℃以上保持時間控制在25-50秒之間,時間不宜太長,焊接溫度最高240℃以內。
    第四階段為冷卻階段,宜采用強風冷卻,便于形成細密組織。
    最后補充說的幾句話:
    1、出了問題,研發人員不能直接把問題丟給生產,硬件工程師應該具備量產的生產知識,并能夠指導或者協助生產人員定位和解決問題,優化流程。硬件工程師的本質是對硬件產品的全部生命流程負責。不是就把原理圖畫好,PCB拉線拉好就結束了。
    2、優化鋼網的工作,不只是鋼網生產環節的問題。PCB封裝設計時,就需要充分考慮清楚,鋼網開孔的大小。特別是BGA的鋼網開孔尺寸非常影響良率。
    3、SMT的問題,往往是來料和PCB的問題,不能只是盯著SMT這個環節。需要考慮采購、庫存保管、PCB設計加工等等環節可能引入的風險。

     

     
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