PCB零件的掉落似乎是很多工艺和品控工程师的梦想,但每个人遇到的问题是不一样的。鉴于很多人遇到这样的问题,大多不知道从何下手分析,所以这里有分享一些方法和步骤供大家参考。
一般如果PCB零件掉了,问题大多与焊接质量有关,最终答案无非是以下一种,或者两种以上结果的混合:
板子表面处理有问题。
零件焊脚的表面处理有问题。
板材或零件储存条件差导致氧化。
回流温度过程有问题。
焊接强度承受不了实际外力的影响。
分析印刷电路板零件跌落缺陷的几个步骤;
以下是对车间零件投放的步骤分析,因为有些动作很难分成步骤,但有些步骤似乎与其他步骤有关。
第一步是获取信息
这个很重要。如果出处不对,再精彩也是枉然。
请首先与问题响应者确认对不良现象的描述,并尝试先查询以下信息:
有什么问题?请尽量描述清楚不良现象。零件是在什么情况下掉落的?产品你堕落过吗?在什么环境下(加油站、室外、室内、空调)?有没有经过什么特殊的测试(高低温)?
问题出在客户端吗?还是在制作过程中?问题是在流程的哪个步骤出现或被发现的?
问题是什么时候出现的?是在生产过程中发现的吗?还是成品检测的时候发现的?次品是否集中在同一个日期代码中?
板材的表面处理是怎样的?ENIG?OSP?HASL?ENIG会有黑镍的问题,HASL会有二面坏锡吃的问题,OSP会有过期坏锡吃的问题。
板的厚度?0.8mm?1.0mm?1.2毫米?1.6mm?板材越薄,变形和弯曲的几率越大,出现裂锡问题的可能性越大。
零件焊脚的表面处理是怎样的?哑光锡?镀金?
焊膏的主要成分是什么?SAC305(锡、银、铜)?SCN(锡、铜、镍)?不同的焊膏熔点不同。
如果能调出当时的回流测量曲线最好。
第二步是获取有缺陷的产品,并保留证据以供后续分析
请获取有缺陷的印刷电路板。如果零件已经完全脱落,最好获取脱落的零件,以便对照组进行完整的分析。如果有一个以上的次品,你能得到的越多越好。
第三步是检查印刷电路板的可焊性
拿到次品后,同时检查PCB和零件引脚的可焊性,观察两者的区别。检查可焊性时,建议在显微镜下观察,通过对比可以发现一些细微的问题。
有必要检查锡焊料是否耐焊接或脱焊。这些问题通常是由于PCB表面处理不好或者PCB存放环境不好,导致焊盘氧化造成的。
当然,有时候回流焊炉温度不够,导致焊接失败。这个时候可以试试烙铁,看看焊盘能不能吃锡。如果烙铁不能吃锡,几乎可以判断为PCB本身。
请注意,一些喷锡板使用锡铜镍(SCN) 成分,其熔点比SAC305高10。熔点是217摄氏度;熔点的气温是227摄氏度
如果可以进一步消除PCB存放条件不好造成的氧化,可以直接邀请PCB供应商参观产品,或者将PCB退回供应商进行分析处理。
如有争议,可先测量表面处理的厚度。正常情况下,ENIG应检查金层和镍层的厚度;HASL应该检查锡和喷雾的厚度,OSP将直接检查是否有氧化。
如果还是有争议的话,就要通过切片来做详细的分析。
步骤4,检查掉落零件脚的可焊性
建议在显微镜下观察零件脚的焊锡,这样可以看到一些肉眼看不到的细微现象。
为了看零件脚能否吃好锡,建议检查零件脚成分的涂层,看熔锡温度是否符合回流焊炉的温度。溅射有银涂层的零件只附着在零件表面,银成分容易被SAC锡膏吃掉,导致焊接强度降低的问题。
请注意,一些零件的脚的切割表面会有暴露在铜中且未电镀的区域。这个地方一般很难吃锡,但一般都是设计在不需要锡或者锡很重要的地方。在QFN你不必吃罐头。
步骤5,检查掉落的零件脚是否与焊盘一起抬起
如果印刷电路板和零件引脚的可焊性没有问题,需要检查印刷电路板上的焊盘/焊盘是否也与脱落的零件引脚分离或连接。如果是,可以进一步确认零件与PCB焊接良好,可以证明回流焊没有问题。
如果焊盘没有被掉落的零件带走,检查回流焊的温度曲线是否符合锡膏的要求。如果有多余的不良品,最好试试掉落的零件能否用烙铁焊回PCB。如果能焊回,说明可以加强温度或者锡膏来克服这个问题。但建议测试零件的推力,取确认没有问题的板子,与锡膏重新调整的板子和温度曲线进行推力对比。如果有区别,建议检查一下PCB的表面处理。有时候表面处理不好会造成局部焊盘氧化,ENIG的表面处理可能有黑焊盘问题,HASL的第二面可能有IMC生成问题。
步骤6,检查零件的下落部分
请在显微镜下观察印刷电路板和零件引脚的剥离表面,看看它们的横截面是粗糙还是光滑。粗糙的表面通常被一次性外力剥离;光滑的表面通常在长期振动下会破裂。如果是ENIG PCB,黑镍可能会导致其在镍层上剥落。
步骤7:切片检查IMC和EDX
如果以上步骤中没有办法判断缺失的部分,最后会做破坏性切片。建议切片时PCB和缺件都要做。
切片有两个目的:
检查内部模型控制是否生成,内部模型控制是否统一生成,做EDX,看哪个内部模型控制组件。不管有多厚
如果断裂点在IMC层,通常意味着焊锡没有问题,但焊锡的强度不足以应对外力的冲击,这一般是社会规划必须解决的问题。只有一些R&D需要用底层填料或胶水加固BGA或零件。如果断口不在IMC层而是在PCB端,会偏向PCB。反之,如果断口在零件的末端,则偏向零件。