Większość fabryk nadal wskazuje na piec, gdy płytki zaczynają wypadać w ICT, i szczerze mówiąc uważam, że ten nawyk mówi więcej o tym, jak leniwa stała się kultura przyczyn źródłowych niż o samym reflow, ponieważ płytka zwykle ulegała uszkodzeniu wcześniej - podczas drukowania, podczas odbioru, podczas umieszczania, podczas tego rzekomo rutynowego ruchu, którego wszyscy przestają kwestionować. To część, którą ludzie pomijają.
Krótka wersja? Zły podejrzany.
Obserwowałem zespoły wpatrujące się w błyszczące złącza lutownicze i spierające się o profile termiczne, podczas gdy rzeczywisty bałagan znajdował się na widoku: dryfujące dane centroidów, zużycie dysz, których nikt nie chciał rejestrować, indeksowanie podajników na tyle niechlujne, aby uniknąć winy, a komponenty lądujące tak, jakby były “wystarczająco blisko”, co jest wyrażeniem, które rujnuje wydajność szybciej niż zła pasta. To się zdarza. Bardzo często.
Standard wykonania montażu powierzchniowego NASA nie traktuje pochylenia, zwisu, mostkowania pasty lub niewspółosiowości jako wad klasy dekoracyjnej. Traktuje je jako warunki odrzucenia. To nie jest biurokratyczna przesada. Mówi o tym doświadczenie. Gdy geometria idzie w bok, zwykle następuje zachowanie elektryczne. (s3vi.ndc.nasa.gov)
A oto brzydka prawda: kiedy inżynierowie mówią “wada lutownicza”, często mają na myśli “jeszcze nie wyizolowałem prawdziwego mechanizmu”.”
Otwarcie nie jest przeciwieństwem zwarcia. Ludzie mówią o tym w ten sposób, ale fizyka uszkodzeń jest na tyle różna, że łączenie ich ze sobą zwykle utrudnia dochodzenie. Otwarcia są często problemami głodu - niewystarczająca rzeczywista powierzchnia styku, słabe zwilżanie, podniesione zakończenia, słaba współpłaszczyznowość, pęknięcie, które zaczyna się mikroskopijnie, a później decyduje się na kosztowne. Zwarcia, z drugiej strony, to problemy z zatłoczeniem. Zbyt dużo lutu tam, gdzie odstępy są już i tak niewielkie. Dryf rotacyjny. Przekrzywienie ołowiu. Pasta tam, gdzie nie powinna się rozprzestrzeniać. Ta sama płytka. Inna ekonomia awarii. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Trzy słowa. Umieszczenie ma większe znaczenie.
Jest to jednak argument, któremu wciąż opiera się wielu kierowników produkcji, głównie dlatego, że wady związane z rozmieszczeniem są irytujące. Nie zawsze zapowiadają się dramatycznie. Zakradają się. Rezystor może być umieszczony niecentrycznie i nadal wyglądać na sprawny. Układ QFP może obrócić się o włos, przejść reflow, przejść słabą regułę AOI, a następnie ulec awarii pod wpływem wibracji lub cykli termicznych kilka tygodni później. Pakiet może wylądować z lekkim nachyleniem, lutować się “dobrze”, zostać wysłany, a następnie powrócić jako przerywany błąd ducha, który spala godziny debugowania. To rodzaj usterki, która sprawia, że technicy przeklinają na stanowisku pracy.
Z mojego doświadczenia wynika, że po rozpoczęciu kontrola jakości procesu zamiast końcowego opadu, wzór szybko staje się oczywisty. Nie elegancki. Nie teoretyczny. Po prostu oczywisty.
I nie, jednokrotne włączenie nie oznacza, że złącze jest zdrowe. Oznacza to, że złącze zadziałało raz.
W recenzji z 2024 roku w archiwum PMC dość wyraźnie podkreślono, że niezawodność pakietu i złącza lutowniczego jest pod stałą presją cykli termicznych i naprężeń mechanicznych, a naprężenia te nie mają znaczenia, czy złącze wyglądało akceptowalnie pierwszego dnia. Jeśli komponent wylądował poza środkiem, jeśli rozkład naprężeń jest nierównomierny, jeśli interfejs lutowniczy rozpoczął życie marginalnie, warunki terenowe kończą pracę. Wstrząsy podczas transportu pomagają. Podobnie jak wibracje. Tak samo jak ciepło. Niezła kombinacja, jeśli celem jest ból gwarancyjny. To również dlatego mocniejsze Systemy kontroli SMT nie są jakimś luksusowym dodatkiem dla fantazyjnych fabryk; dzięki nim poważne linie przestają się oszukiwać. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Linia produkcyjna zazwyczaj wie więcej niż wynika z raportu o usterce
Jednak większość raportów o defektach jest dziwnie oczyszczona. “Otwarte na U14.” “Zwarcie na J3.” “Problem z rozpływem”. W porządku. Ale co się właściwie stało?
Kiedy widzę otwarcie, nie zaczynam od piekarnika. Zaczynam od brzydkich, nudnych podejrzeń, których nikt nie lubi omawiać na spotkaniach kierownictwa: zużyte końcówki dysz, wędrówka skoku podajnika, nieaktualne biblioteki pakietów, złe zachowanie wysokości Z, wypaczone płyty, słabe oprzyrządowanie pomocnicze, zakończenia z kiepską koplanarnością. To jest prawdziwa lista na hali produkcyjnej. Nie jest seksowna. Bardzo realna.
Szorty ciągną mnie w innym kierunku. Zaczynam polować na zatory - przewody o drobnym skoku, przesunięcie obrotu, rozprzestrzenianie się pasty, niestabilne okna odstępów, siła umieszczania, która jest nieco zbyt agresywna, piny podtrzymujące, które nie były tam, gdzie powinny być, może nawet zgięcie płytki podczas cyklu umieszczania. I tak, mostki lutownicze mogą absolutnie “narodzić się” przed rozpływem. Kryteria SMT NASA są dosadne, jeśli chodzi o mostkowanie pasty lutowniczej i niewspółosiowość pasty w otwartych odstępach. Nie napisali tego języka dla zabawy. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Więc kiedy ktoś mówi: “Piekarnik to spowodował”, moją pierwszą reakcją jest zwykle: może. Ale prawdopodobnie nie sam.
Dojrzałe fabryki nie ufają jednemu punktowi kontrolnemu
W tym miejscu dorośli w pokoju zaczynają oddzielać się od turystów.
W swoim rocznym sprawozdaniu za 2024 r. firma Helios opisała operacje produkcji elektroniki z wykorzystaniem szybkiego SMT wraz z inspekcją pasty lutowniczej 3D, AOI 3D, inspekcją rentgenowską, testami funkcjonalnymi i identyfikowalnością numerów seryjnych. Ten stos ma znaczenie, ponieważ żadna pojedyncza maszyna nie widzi całej prawdy. SPI widzi objętość i wyrównanie. Umieszczanie widzi współrzędne i zachowanie pobierania. AOI widzi geometrię. Rentgen widzi ukryte struktury lutownicze. Testowanie widzi elektryczność. Identyfikowalność widzi wzorce po tym, jak ludzie o nich zapomną. To jest pętla. Właśnie dlatego inwestowanie w lepsze maszyny typu pick-and-place bez zaostrzenia dyscypliny danych to tylko część sukcesu. Szybkie śmieci to wciąż śmieci. (s3vi.ndc.nasa.gov)
A środowisko produkcyjne zmienia smak awarii, co wielu dostawców bagatelizuje. W prototypowe linie małoseryjne, Chaos związany z wymianą jest zabójczy. Niewłaściwa szpula. Zła polaryzacja. Biblioteka, która została zaktualizowana na jednej stacji, ale nie na innej. Ludzki błąd konfiguracji noszący identyfikator procesu. W szybkie linie do produkcji masowej, Niebezpieczeństwo jest inne: niewielki, powtarzalny dryf, pomnożony przez wolumen, aż stanie się kwestią księgową. Ta sama rodzina mechanizmów. Inna liczba ciał.
W przypadku wycofania produktu nie ma znaczenia, czy usterka była “drobna”
W tym miejscu rozmowa przestaje być akademicka.
Nie każde pole przywołane poniżej pochodzi z umieszczenia. Nie twierdzę tak. Twierdzę, że branża zachowuje się tak, jakby przerwy i zwarcia elektryczne były drobnymi kwestiami porządkowymi, dopóki nie opuszczą budynku i nie staną się nagłym wypadkiem kogoś innego.
Reuters poinformował w lutym 2024 r., że Honda wycofała 750 000 pojazdów w Stanach Zjednoczonych, ponieważ czujnik wagi przedniego fotela pasażera mógł pęknąć i spowodować zwarcie, a Reuters podał również, że Honda otrzymała 3 834 roszczenia gwarancyjne związane z tym problemem. Przeczytaj to jeszcze raz - 3 834 roszczenia gwarancyjne. Ta liczba wygląda jak “będziemy to monitorować” po tym, jak usterka już się wydostała. (reuters.com)
Jest też większy publiczny bałagan. Reuters poinformował we wrześniu 2023 r., że Hyundai i Kia wycofały łącznie 3,37 miliona amerykańskich pojazdów z powodu ryzyka pożaru związanego ze zwarciami elektrycznymi. W późniejszych raportach Hyundai podał, że miał zgłoszenia 21 pożarów i 21 innych incydentów termicznych, podczas gdy Kia miała zgłoszenia co najmniej 10 potwierdzonych pożarów i incydentów topnienia. To już nie jest KPI jakości. To wiadomość krajowa. (reuters.com)
A strona urządzeń medycznych? Jeszcze mniej wybaczająca. FDA opublikowała wycofanie klasy 2 z 2024 r. dla systemów Philips Azurion, stwierdzając, że potencjalne zwarcie w zespole płytki drukowanej w falowniku może spowodować zadziałanie bezpieczników i sprawić, że system przestanie działać, z ryzykiem opóźnienia lub zakończenia procedury. To zdanie powinno otrzeźwić każdego, kto nadal mówi o zwarciach, jakby były tylko niedogodnością związaną z koszem na złom. (accessdata.fda.gov)
Więc tak - myślę, że zbyt wiele operacji SMT nadal niedoszacowuje ryzyka elektrycznego. Mają obsesję na punkcie produkcji jednostkowej i nie doceniają kosztu jednego ukrytego defektu. Zła matematyka.
Co właściwie powinna oglądać linia
| Mechanizm awarii | Typowy wyzwalacz umieszczenia | Typowy wynik elektryczny | Pierwsza rzecz do zweryfikowania |
|---|---|---|---|
| Zwis boczny na częściach układu scalonego | Przesunięcie, złe wyśrodkowanie wizji, nieprawidłowe pochodzenie biblioteki | Otwarty, przerywany kontakt, słabe zaokrąglenie po jednej stronie | Centroid biblioteki, centrowanie dyszy, powtarzalność umieszczania |
| Drobne przekrzywienie lub obrót | Dryft skoku podajnika, błąd obrotu podbieracza, słaba korekcja odniesienia | Zwarcia między sąsiednimi przewodami, przerwy bez zwarcia | Indeksowanie podajnika, korekta obrotu, kompensacja płyty |
| Pochylenie części lub słaba współpłaszczyznowość | Błąd wysokości Z, zużyta dysza, wypaczony pakiet lub płytka drukowana | Utajone otwarte, słabe połączenie, połączenie podatne na pęknięcia | Kontrola koplanarności, stan dyszy, siła umieszczania |
| Zakłócenie pasty przed ponownym rozpływem | Nadmierna siła, niestabilne podparcie płyty, słabe uwalnianie pasty | Mostek lutowniczy, niewystarczająca objętość złącza | Korelacja SPI do położenia, kalibracja głowicy, stabilność przenośnika |
| Niecentryczne, cięższe opakowania | Marginalne umiejscowienie plus późniejsze wibracje lub wstrząsy | Pęknięcie w terenie, przerywane otwarte | Dane trendu przesunięcia, historia AOI/X-ray, testy warunków skrajnych |
Ten stół to element, który drużyny powinny przypiąć do ściany linii. Poważnie.
Ponieważ symptom maszynowy, symptom lutowniczy i symptom elektryczny są powiązane - ale nie są tym samym zdarzeniem. Zmieszaj te warstwy razem, a otrzymasz folklor zamiast przyczyny źródłowej. Rozdziel je, a mgła się rozjaśni. Zazwyczaj.
Najczęściej zadawane pytania
Co powoduje przerwy elektryczne w montażu SMT?
Otwory elektryczne w montażu SMT to przerwy w zamierzonej ścieżce prądu, zwykle powstające, gdy umieszczony komponent nie tworzy lub nie utrzymuje stabilnego połączenia metalurgicznego z padem z powodu przesunięcia, pochylenia, słabej współpłaszczyznowości, niewystarczającej geometrii lutowia lub późniejszego wzrostu pęknięć pod wpływem naprężeń. W codziennych warunkach fabrycznych oznacza to płytki, które mogą raz przejść, a później zawieść lub zachowywać się jak klasyczne “nie znaleziono błędu” podczas debugowania. Widziałem ten wzór więcej razy, niż bym chciał. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Co powoduje zwarcia elektryczne po wybraniu i umieszczeniu urządzenia?
Zwarcia elektryczne po pick and place to niezamierzone połączenia przewodzące między sąsiednimi padami, przewodami lub osadami lutowniczymi, zwykle wyzwalane, gdy przekrzywienie, obrót, rozprzestrzenianie się pasty, nadmierna siła umieszczania lub słaba kontrola odstępów pozwala stopionemu lutowi na mostkowanie węzłów, które miały pozostać odizolowane. Mówiąc mniej uprzejmie: okno procesu stało się zbyt ciasne, a linia przegrała walkę. Czasami mostek jest oczywisty. Czasami czeka na zanieczyszczenie, wilgoć lub ciepło, aby pogorszyć sytuację. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Czy AOI może wychwycić mechanizmy awarii związane z umiejscowieniem?
AOI może wychwycić wiele mechanizmów awarii związanych z umiejscowieniem, identyfikując brakujące, obrócone, przekrzywione, podniesione lub przesunięte komponenty, ale nie może wiarygodnie przewidzieć każdego ukrytego otwarcia, ponieważ niektóre słabe połączenia nadal spełniają zasady geometrii wizualnej i ulegają awarii dopiero później pod wpływem cykli termicznych, wibracji lub obciążenia. Dlatego właśnie nie ufam AOI jako takiemu - nikt, kto prowadzi poważną linię produkcyjną, nie powinien. SPI, AOI, RTG i testy elektryczne wychwytują inny wycinek bałaganu. (accessdata.fda.gov)
Czy przerwy i zwarcia elektryczne są głównie wadami reflow?
Przerwy i zwarcia elektryczne nie są głównie wadami reflow; są to skutki na poziomie montażu, których przyczyny mogą mieć swój początek w drukowaniu, rozmieszczeniu, współpłaszczyznowości, zanieczyszczeniu lub projektowaniu odstępów, przy czym reflow często działa jako etap, na którym widoczne stają się wcześniejsze błędy procesu. To rozróżnienie ma większe znaczenie niż ludzie przyznają, ponieważ poszukiwanie ustawień pieca, gdy prawdziwy problem tkwi w konfiguracji podajnika, danych pakietu lub wsparciu płytki, marnuje czas i chroni niewłaściwego właściciela procesu. (s3vi.ndc.nasa.gov)
Jak zmniejszyć liczbę przerw i zwarć w montażu płytek drukowanych o dużej liczbie elementów?
Zmniejszenie liczby otworów i zwarć w montażu płytek PCB o wysokiej mieszance oznacza ustabilizowanie przekazywania między drukowaniem szablonów, umieszczaniem i rozpływem poprzez zweryfikowane dane biblioteki, konserwację podajnika i dyszy, zdyscyplinowaną walidację pierwszego elementu i kontrolę w pętli zamkniętej, dzięki czemu małe błędy geometrii są korygowane, zanim zostaną skalowane w wielu kompilacjach. Szczerze mówiąc, większość poprawek to dyscyplina procesu. Nie magia. Nie cudowna maszyna. Wystarczy dobra kontrola ustawień, prawdziwe pętle sprzężenia zwrotnego i mniej decyzji typu “powinno być dobrze” podczas zmiany.
Jeśli Twój zespół nadal traktuje przerywane otwarcia, przypadkowe mostki i zwroty w terenie jako odizolowane problemy z lutowaniem, prawdopodobnie patrzysz na ostatni widoczny objaw zamiast na pierwszą znaczącą przyczynę. Zacznij od góry. Audyt biblioteki pakietów. Trend dryfu podajnika. Sprawdź zużycie dysz. Przegląd narzędzi pomocniczych. Zacieśnij korelację inspekcji. A jeśli sama linia jest częścią problemu, przyjrzyj się dokładniej Rozwiązania linii SMT pod klucz, wzmocnić szkolenia i wsparcie posprzedażowe, i przejrzeć rzeczywiste przypadki klientów zanim te wady zamienią się w złom, roszczenia gwarancyjne i utratę reputacji.
