SMT炉后质量检验作业指导书

SMT炉后质量检验作业指导书（毕业设计用）济南铁道职业技术学院电气工程系目录一、质量检验的重要性二、质量检验的目的三、对检验员的要求四、质量检验操作规程（一） 检验方法（二） 检验步骤及注意事项（三） 问题分析（四）检验设备及工具五、注意事项一、质量检验的重要性：第一 质量检验是企业生产的耳目，是企业管理科学化、现代化的基础工作之一。没有质量检验的生产就像是瞎子走路，因为无法掌握生产过程的状态，必将使生产失去必要的控制合调节。在一些工业发达的国家里，计量合质量检验是企业的一项专业技术，是企业的核心机密。如果企业消弱了质量检验，就象人体失去了健康的耳目，一切生产都会陷于盲目和混乱中。第二 质量检验是企业最重要的信息资源。企业许多信息都直接或间接的通过质量检验来获得。首先是质量指标，没有检验的结果和数据，就无法计算，如合格率、返修率、报废率等等都是如此。而所有这些指标，都是同企业的经济效益密切相关的，是计算企业经济效益的依据和重要基础。此外，质量检验的结果还是设计工作、工艺工作、操作水品、文明生产以及整个企业管理水平的综合反映。第三 质量检验是保护用户利益和企业信誉的卫士。产品质量直接影响到社会和用户的切身利益，也影响到企业的信誉。到目前为止，素称传统的质量检验把关方式仍然是保护用户利益和企业信誉的有效手段、有人认为，如果放松或取消质量检验，将是企业的一种“自杀”行为。二、质量检验的目的：第一 及时发现质量问题，以便及时解决。第二 控制生产流程，保证产品质量。第三 防止不合格品流失，保护学校荣誉。三、对检验员的要求：1 负起责任，把好产品质量大关，避免因一时的疏忽使得学校蒙受损失；2 时刻牢记自己职责，为把济铁职院打造成品牌贡献一份力量。四、质量检验操作规程：（一） 检验方法：1 目测；2 用光学检测仪（AOI）检测。（二） 检验步骤及注意事项：1、检查所需设备、仪器是否完好，以及工作台是否良好接地。2、清扫工作台。生产无铅产品时要对工作台严格清洗。3、根据产品种类选择合适的检验方法，在有防静电要求的元器件时先戴好防静电腕带。4、了解产品所用元器件种类，熟悉方向识别方法。例如：一般情况下，二极管标圆环或直线端为负极，钽电解电容标直线端是正极。5、当电路板接近炉口时要主动将电路板接出（戴好手套，防止高温伤害），避免掉板，以免因碰撞致使元器件掉落。6、使用托盘的电路板待冷却后将电路板小心取下，将托盘放到指定卡板槽，并检查电路板反面是否粘有高温胶带。如图：反面粘有高温胶带 不能接受7、利用放大镜对电路板进行目测，有规律（逐行或逐列检查，先检查易桥接或虚焊元器件、窄间距元器件后检查其它）的进行全面初次检查：主要查看元器件是否移位、脱落、漏贴、立碑、桥连、虚焊、翘脚、方向贴反以及有无锡珠产生（首板确认时还包括元器件是否贴错位置）。重点检查元器件的焊点质量，表面润湿程度是重要的检查内容。要求熔融焊料在被焊金属表面铺展，并形成完整、均匀、连续的焊料覆盖层，其接触应不大于90度。元器件的焊端或引脚在焊盘上的偏差，在允许的范围内。不允许出现的焊接缺陷为：不润湿/润湿不良、引脚翘起、立碑、移位、焊料不足、桥连、虚焊、锡球等。若出现上述问题，应及时调整，防止批量出现不合格品。如图：引脚变形桥连芯片贴反管脚虚焊、多件接地环有焊锡电容脱落移位焊料过少，引脚未焊入元件裂纹金手指沾锡 2D Transmissive Image 3D Tomosynthesis Image短路焊点偏移漏焊锡球短路焊点偏移漏焊锡球BGA焊接缺陷（X光照片）8、对有怀疑的区域进行重点二次检查，必要时（例如：判断二极管、钽电解电容的极性，元器件引脚是否虚焊）利用数字万用表进行测量。9、产生锡珠的，要将锡珠剔除，防止因锡珠造成短路。10、加工涂红胶的产品时，检查有无元器件偏移、掉落或漏贴，红胶是否将电路板与工作台适度碰撞，观察有无元器件掉落11、标出有问题的地方，并将问题报告给值班老师或线长以及可能造成该问题的相应岗位检验员。首板确认时，仔细填写首板确认表，并对问题做简要分析。12、将电路板存放到指定卡板槽，好板与问题板分开存放。（三） 问题分析：一 几种典型焊接缺陷及解决措施：1、回流焊中的锡球1）形成原因： 回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。如图：锡珠2）问题分析及解决办法：a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在14C/s是较理想的。 b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。 c)如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（我们认为至少4小时），则会减轻这种影响。 d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。2、 立片问题（曼哈顿现象）1）形成原因：矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。如图：元件立碑2）问题分析及解决办法：a)有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力；而另一端未达到183C液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。 b)在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217C，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低箱内以145C-150C的温度预热1-2分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。 c)焊盘设计质量的影响。若片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。3、细间距引脚桥接问题1）形成原因： 导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：a)漏印的焊膏成型不佳；b)印制板上有缺陷的细间距引线制作；c)不恰当的回流焊温度曲线设置等。如图：引脚桥连2）问题分析及解决办法：在我们所遇到的细间距引脚桥接问题中大多数是因为漏印的焊膏过多或偏移，使得元器件在贴装时焊膏受到挤压而连在一起。一部分是由于温度曲线设置不合理造成的。因此，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键工序的质量控制入手，尽可能避免桥接隐患。焊膏在进行回流焊之前，若出现坍塌，成型的焊膏图形边不清晰，在贴放元器件或进入回流焊预热区时，由于焊膏中的助焊剂软化，则会造成引脚桥接。焊膏的坍塌是由于使用了不合适的焊膏材料和不宜的环境条件，如较高的室温会造成焊膏坍塌。在丝印工序中，我们通过以下工艺的调整，小心地控制焊膏的流变特性，减少了坍塌。 a)丝印细间距引线，通常选用厚度较薄的模板，为避免漏印的焊膏量偏少，所需的焊膏黏度应较低，这样焊膏流动性好，易漏印，而且模板与PCB脱模时不易带走焊膏，保证焊膏涂覆量。但同时为了保持焊膏印刷图形的理想形态，又需要较高的焊膏黏度。我们解决这一矛盾的方法是选用45-75um的更小粒度和球形颗粒焊膏。为获得较高的粘度，我们将环境温度控制20+3C。 b)刮刀的速度和压力也影响焊膏的流变特性。因为他们决定了焊膏所受的剪切速率和剪切力大小。焊膏黏度与剪切速率的关系如图2所示。在焊膏类型和环境温度较合适的情况下，在刮刀压力一定的情况下，将印刷速度调慢，可以保持焊膏黏度基本不变，这样供给焊膏的时间加长，焊膏量就增多，而且有好的成型。另外，控制脱模速率的减慢和模板与PCB的最小间隙，也会在减少细间距引脚桥接方面起到良好的效果。 c)细间距引线间的间距小、焊盘面积小、漏印的焊膏量较少，在焊接时，如果红外再流焊的预热区温度较高、时间较长，会将较多的活化剂在达到回流焊峰值温度区域前就被耗尽。然而，只有当在峰值区域内有充足的活化剂释放被氧化的焊粒，使焊粒快速熔化，从而湿润金属引脚表面，形成良好的焊点。免清洗焊膏，活化程比要清洗的焊膏低，所以如果预热温度和预热时间设置稍不恰当，便会出现焊接细间引线桥接现象。我们通过降低热温度和缩短预热时间控制焊膏中活化剂的挥发，保证了免清冼焊膏在焊接温度区域的流动性和对金属引线表面的润湿性，减少了细间距线的桥接缺陷。（四）检验设备及工具：1）光学检测仪（AOI）；2）放大镜；3）数字万用表；4）卡板槽（区分有铅和无铅）；5）防静电腕带；6）防静电镊子（区分有铅和无铅）；7）手套。五、注意事项：1 熟悉生产产品类型（有铅或无铅）、型号、元件型号及数量、贴装位置；2 穿戴好工作服、工作帽以及防静电腕带，准备好检测设备和工具；3 严格遵守物品摆放操作规程；4 生产无铅产品时严格按照无铅制成要求来检测、存放，防止铅污染；5 发现问题做简要分析，并及时反馈；6 正确使用检测仪器和设备；7 勤洗手，避免铅金属中毒。