PCB線路板零件掉落似乎是很多制程及品管工程人員的夢(mèng)饜,只是每個(gè)人所遇到的問題都不盡相同,有鑒于許多人碰到這類問題大多不知道該從何下手開始分析,所以這里就來分享一些方法與步驟給大家參考。
一般如果是PCB線路板零件掉落,其問題大多與焊接質(zhì)量脫離不了關(guān)系,而其最終的答案不外乎下列幾種之一,或是混合兩種以上結(jié)果:
板子的表面處理有問題。
零件的焊腳表面處理有問題。
板子或零件儲(chǔ)存條件不良造成氧化。
回焊(Reflow)溫度制程出問題。
焊接強(qiáng)度無法承受實(shí)際使用的外力影響。
PCB線路板零件掉落不良分析的幾個(gè)步驟:
以下就針對(duì)店路板零件掉落來分析步驟來陳述,因?yàn)橛惨涯承﹦?dòng)作分步驟,可是有些步驟似乎又與其他步驟相關(guān),
第一步,信息取得
這點(diǎn)很重要,如果源頭錯(cuò)了,后面再怎么精彩都是白費(fèi)。
請(qǐng)先向問題反應(yīng)者確認(rèn)不良現(xiàn)象的描述為何,并且先試著查詢了解下列的信息:
發(fā)生什么問題?請(qǐng)盡量將不良的現(xiàn)象描述清楚。零件是在什么情況下掉落?產(chǎn)品有沒有摔落過?在什么環(huán)境下發(fā)生的(加油站、室外、室內(nèi)、空調(diào))?有沒有經(jīng)過什么特殊的測(cè)試(高低溫)?
問題發(fā)生在客戶端?還是生產(chǎn)制程中?問題是在制程的那一個(gè)步驟發(fā)生或發(fā)現(xiàn)?
問題是什么時(shí)候發(fā)生的?是生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)?或是成品測(cè)試時(shí)才發(fā)現(xiàn)?不良品有沒有集中在同一個(gè)Date-code?
板子的表面處理為何?ENIG?OSP?HASL?ENIG會(huì)有黑鎳問題,HASL會(huì)有第二面過爐吃錫不良問題,OSP會(huì)有過期吃錫不良的問題。
板子的厚度?0.8mm?1.0mm?1.2mm?1.6mm?板子越薄,變形彎曲的機(jī)會(huì)就越大,錫裂的問題也就可能越多。
零件焊腳的表面處理為何?Matte Tin?鍍金?
錫膏的主要成份?SAC305(錫銀銅)?SCN(錫銅鎳)?不同錫膏的熔點(diǎn)會(huì)不一樣。
如果可以調(diào)出當(dāng)時(shí)的reflow量測(cè)曲線最好。
第二步,取得不良品,保留證據(jù)以利后續(xù)分析
請(qǐng)取得不良品的PCB線路板實(shí)板,如果零件已經(jīng)完全掉落,最好也要取得掉落的零件,這樣才有對(duì)照組可以作完整的分析。 不良品如果不只一件,衡量實(shí)際狀況,可以取得越多越好。
第三步,檢查PCB線路板的焊性
拿到不良品后,要同時(shí)檢查PCB線路板及零件腳的焊性,觀察其間的差異。檢查焊性時(shí),建議要在顯微鏡(microscope)下觀察,這樣比較可以看到一些細(xì)微的問題。
要查看焊錫在PCB線路板的焊墊(盤)上有無拒焊或是縮錫(de-wetting)等不良現(xiàn)象,這類問題通常來自PCB線路板的表面處理不良或是PCB線路板的儲(chǔ)存環(huán)境不佳以致造成焊墊氧化而引起。
當(dāng)然有時(shí)候也會(huì)有回焊爐溫度不足造成焊不上去的問題。這時(shí)候可以用烙鐵試看看焊墊能不能吃錫,如果連烙鐵都吃不了錫,就幾乎可以判定為PCB本身的問題了。
請(qǐng)注意:有些噴錫板使用錫銅鎳(SCN)的成分,其熔點(diǎn)比SAC305高了10°C。 SAC305熔點(diǎn)為217°C;SCN熔點(diǎn)為227°C。
如果也可以進(jìn)一步排除PCB線路板儲(chǔ)存條件不良所造成的氧化,就可以請(qǐng)PCB供貨商過來直接看產(chǎn)品,或是把PCB退給供貨商分析處理了。
如果有爭(zhēng)議,可以先量測(cè)表面處理的厚度。一般ENIG要檢查金層及鎳層的厚度;而HASL要檢查噴錫的厚度,OSP就直接看有無氧化。
如果還有爭(zhēng)議,就要作切片作詳細(xì)的分析了。
第四步,檢查掉落零件腳的焊性
建議也要在顯微鏡下觀察零件腳的焊錫性,這樣比較可以看到一些細(xì)微的肉眼看不到的現(xiàn)象。
要查看零件腳上是否吃錫良好,建議檢查一下零件腳的鍍層組成成份,查看看其熔錫溫度是否符合回焊爐的溫度。 有些使用銀鍍層濺鍍處理的零件,其濺鍍銀只是附著在零件表面,其銀成份容易被SAC錫膏吃掉,造成焊接強(qiáng)度降低的問題。
請(qǐng)注意,有些零件腳的切斷面會(huì)有露銅沒有電鍍的區(qū)域,這個(gè)地方通常不易吃錫,但一般都會(huì)設(shè)計(jì)在不需要吃錫或是不重要的地方。QFN側(cè)面就不一定要吃到錫。
第五步,檢查掉落的零件腳是否連帶焊墊一起帶起
如果PCB線路板及零件腳的焊性都沒有問題,就要看看PCB線路板上的焊墊/焊盤是否也脫離了或連在掉落的零件腳上,如果是,也可以進(jìn)一步確認(rèn)零件與PCB的焊接是良好的,更可以證明回焊(Reflow)沒有問題。
如果焊墊沒有被掉落的零件一起帶走,這時(shí)候可以先檢查回焊的溫度曲線有無符合錫膏的要求,如果有多余的不良品,最好可以用烙鐵試看看能否將掉落的零件焊接回PCB線路板。如果可以焊得回去,表示溫度或是錫膏可以加強(qiáng)來克服這個(gè)問題,不過建議要作一下零件的推力測(cè)試,拿確認(rèn)沒有問題的板子,與現(xiàn)在重新調(diào)整錫膏與溫度曲線的板子,一起作推力比較有無差異,如果有差異,建議檢查一下PCB的表面處理,有時(shí)候表面處理不良,會(huì)造成局部焊墊氧化,ENIG的表面處理可能有黑墊問題,HASL的第二面可能會(huì)有IMC已經(jīng)生成問題。
第六步,檢查零件掉落的斷面
請(qǐng)?jiān)陲@微鏡下觀察PCB線路板及零件腳的剝離面,看看其斷面是粗糙或是光滑面。 粗糙面通常是受到一次性的外力造成零件剝離掉落;光滑面通常是長(zhǎng)期震動(dòng)下造成的斷裂,如果是ENIG的PCB也有可能是黑鎳造成剝落在鎳層。
第七步,切片檢查IMC打EDX
如果以上的步驟都沒有辦法判斷零件掉落的問題,最后就要作破壞性的切片了,切片的時(shí)候建議PCB線路板及掉落的零件都要作。
作切片的目的有二:
檢查有無IMC生成,IMC生成是否均勻,另外要打EDX看看是哪種IMC成份。不在乎IMC的厚度,IMC如果生長(zhǎng)不均勻或局部沒有生成就會(huì)降低焊錫的強(qiáng)度,零件的推力就會(huì)降低。IMC生長(zhǎng)不良原因可能是氧化或溫度不足。
精準(zhǔn)的確認(rèn)斷裂的地方發(fā)生在哪一層。
如果斷裂點(diǎn)在IMC層,通常表示焊錫性沒有問題,但是焊錫強(qiáng)度不足以應(yīng)付外力對(duì)它的沖擊,這一般是社計(jì)上必須解決的問題。只是有些RD會(huì)要求BGA或零件加Underfill或點(diǎn)膠來補(bǔ)強(qiáng)。如果斷裂面不在IMC層而在PCB端,那就比較偏PCB的問提了。相反地,如果斷裂面在零件端,就比較偏向零件的問題。