عيوب SMT تسبب فشل الجهاز؟ تضمن عمليتنا الخالية من العيوب إنتاجية بنسبة 997%!

ما زلت أرى نفس النمط على خطوط SMT: تبدو اللوحة جيدة للوهلة الأولى، ثم يفشل الاختبار، وتبدأ عمليات الإرجاع الميدانية، ويتبين أن السبب الجذري هو انجراف صغير في العملية لم يتمكن أحد من اكتشافه مبكرًا. هذا هو الجزء الصعب في SMT. طباعة واحدة ضعيفة يمكن أن تؤدي إلى عيوب الجسر. يمكن لموضع واحد سيئ أن يؤدي إلى عمليات فتح. يمكن لملف تعريف إعادة التدفق غير المستقر أن يحول البنية الجيدة إلى مجموعة بها مشكلات. لقد وجدت أن معظم حالات الفشل لا تأتي من خطأ دراماتيكي واحد. إنها تأتي من عدة فجوات صغيرة تتراكم. أركز على العيوب التي أراها في أغلب الأحيان: 1. جسر اللحام غالبًا ما يبدأ جسر اللحام في مرحلة الطباعة. إذا كانت رواسب المعجون سميكة جدًا، أو واسعة جدًا، أو منزاحة، فيمكن سحب وسادتين معًا أثناء إعادة التدفق. تعد الدوائر المتكاملة ذات الدرجة الدقيقة هي نقطة المشاكل المعتادة. أشاهد أيضًا تآكل الاستنسل وضعف دعم اللوحة وإطلاق المعجون الزائد. ما أتحقق منه: - حجم الفتحة - سمك الاستنسل - نضارة اللصق - ضغط الطباعة - سرعة الممسحة - محاذاة اللوحة ما أغيره: - تقليل فتح الفتحة عندما يسمح تصميم اللوحة بذلك - تنظيف الاستنسل على دورة ثابتة - الحفاظ على المعجون في درجة الحرارة المناسبة قبل الاستخدام - التحقق من حجم اللصق باستخدام SPI إذا كان الخط به - ضبط إعداد الطباعة قبل لمس إعدادات الموضع. 19. خط اللوم على التنسيب. كانت المشكلة الحقيقية هي تراجع اللصق على أحد جوانب الاستنسل بعد عمليات الطباعة الطويلة. 2. شواهد القبور تظهر شواهد القبور عادة على الأجزاء الصغيرة السلبية، وخاصة المقاومات والمكثفات. يبلل أحد جانبي الجزء بشكل أسرع من الجانب الآخر. الجزء يقف مثل علامة صغيرة. يبدو هذا الفشل بسيطًا، لكن السبب يمكن أن يكمن في تصميم الوسادة، أو توازن العجينة، أو التوازن الحراري، أو قوة التنسيب. ما أتحقق منه: - تماثل الوسادة - حجم عجينة اللحام على كلتا اللوحتين - تطابق حجم الجزء - توازن حرارة إعادة التدفق - توزيع النحاس على اللوحة بالقرب من الجزء ما أغيره: - جعل الوسادات أكثر توازناً - الحفاظ على طباعة المعجون متساوية - مراجعة منحنى التسخين حتى لا تذوب إحدى الوسادات في وقت أبكر بكثير من الأخرى - التحقق من دقة الموضع قبل إعادة التدفق كثيرًا ما أذكر الفرق بأن وضع علامة على القبور ليس دائمًا مشكلة "إعادة التدفق فقط". جودة الطباعة وتصميم الوسادة لهما نفس القدر من الأهمية. 3. المفاصل المفتوحة يمكن للمفصل المفتوح أن يختفي لفترة طويلة. قد يتم تشغيل اللوحة مرة واحدة، ثم تفشل تحت الاهتزاز أو الحرارة أو الانثناء. ألقي نظرة على الترطيب السيئ، أو انخفاض حجم المعجون، أو رفع الجزء، أو الوسادة التالفة. تظهر الوصلات المفتوحة أيضًا عندما لا يقوم ملف اللحام بتنشيط العجينة بشكل كامل أو عندما تمنع الأكسدة الترابط المناسب. ما أتحقق منه: - تغطية اللصق - تشطيب اللوحة - حالة سلك المكون - ملف تعريف درجة حرارة إعادة التدفق - صور AOI وصور الأشعة السينية حيثما كان ذلك متاحًا ما الذي أقوم بتغييره: - تنظيف المادة المؤكسدة أو استبدالها - التأكد من أن المعجون ضمن فترة الصلاحية - التحقق من ذروة درجة الحرارة ونطاق النقع - مراجعة المعالجة لتجنب تلف اللوحة مثال بسيط: لقد رأيت ذات مرة لوحة تجتاز الفحص البصري ولكنها تفشل فقط بعد التدوير الحراري. بدا اللحام سلسًا من الأعلى، لكن الأشعة السينية أظهرت اتصالاً ضعيفًا في إحدى زوايا BGA. كانت درجة حرارة الذروة منخفضة جدًا بالنسبة لهذا الحمل. 4. سوء المحاذاة يمكن أن تتحول الأخطاء الصغيرة في تحديد الموضع إلى إخفاقات كبيرة عندما تكون درجة الملعب ضيقة. قد يظل جزء ما ملحومًا ولا يزال يفشل. وهذا ما يجعل المحاذاة غير الصحيحة صعبة. قد تمر اللوحة عبر AOI مع تحذير فقط، ثم تفشل تحت الحمل لأن أحد الأطراف يحتوي على هامش لحام أقل من البقية. ما أتحقق منه: - معايرة الانتقاء والمكان - تآكل الفوهة - إشارات اللوحة - استقرار وحدة التغذية - اعوجاج PCB ما أقوم بتغييره: - إعادة معايرة الجهاز وفقًا لجدول زمني محدد - استبدال الفوهات البالية - تحسين التعرف الاعتمادي - دعم اللوحة بشكل أفضل أثناء الوضع وإعادة التدفق عندما أرى إزاحة متكررة على نفس النقطة المرجعية، لا ألوم المشغل أولاً. أتحقق من مسار الجهاز ودعم اللوحة والجودة الائتمانية. 5. كرات اللحام غالبًا ما تشير كرات اللحام إلى مشاكل في اللصق أو الرطوبة أو مشاكل في الملف الشخصي. لقد رأيت هذا يحدث بعد ترك المعجون لفترة طويلة، أو عندما تكون حالة سطح اللوحة سيئة. يمكن أن تبدو النتيجة تجميلية في البداية، لكن الكرات السائبة يمكن أن تصنع شورتًا لاحقًا. ما أتحقق منه: - تخزين اللصق ووقت التعرض - التحكم في الرطوبة - سلوك فصل الاستنسل - نظافة اللوحة - معدل منحدر إعادة التدفق ما أغيره: - الحفاظ على التعامل مع المعجون بشكل محكم - التحكم في رطوبة المتجر - تقليل فرصة تراجع اللصق - مراجعة المنحدر حتى لا يغلي المذيب بسرعة كبيرة. الحالة الشائعة التي أراها هي الخط الذي يعمل بشكل جيد في الصباح ويبدأ في إظهار كرات اللحام في وقت لاحق من الوردية. يشير ذلك غالبًا إلى إدارة اللصق، وليس فقط إعداد الجهاز. 6. الفراغات يصعب اكتشاف الفراغات بدون الأدوات المناسبة، إلا أنها يمكن أن تضر بالأداء الحراري والكهربائي. أراها غالبًا على أجزاء الطاقة، والوسادات الحرارية الكبيرة، وبعض BGAs. قد يجتاز جزء ما الاختبار اليوم ولا يزال يعمل بشكل أكثر سخونة مما ينبغي. تؤدي هذه الحرارة الزائدة إلى زيادة الضغط على التصميم بأكمله. ما أتحقق منه: - نوع اللصق - سلوك إطلاق الغاز - تصميم الوسادة - نمط نافذة الوسادة الحرارية - ملف تعريف إعادة التدفق ما أقوم بتغييره: - استخدام معجون يناسب التصميم - ضبط نمط الفتحة للوسادات الحرارية الكبيرة - مراجعة مراحل النقع والذروة - التأكد من أن إطلاق الغازات من اللوحة تحت السيطرة لا تؤدي الفراغات دائمًا إلى فشل فوري. ولهذا السبب تفتقدها العديد من الفرق حتى يصبح المنتج دافئًا أثناء الاستخدام. 7. رأس في الوسادة قد يكون هذا العيب مزعجًا لأنه يبدو كوصلة لحام عادية من زاوية وعطل من زاوية أخرى. أرى ذلك أكثر مع أجزاء BGA واعوجاج اللوحة. لا تندمج الكرات والمعجون بشكل جيد أثناء إعادة التدفق، لذلك لا يتشكل الاتصال بشكل كامل أبدًا. ما أتحقق منه: - استواء اللوحة - مستوى المكونات - مستوى الأكسدة - ديناميكيات التدفق - نشاط اللصق ما أغيره: - تحسين التخزين والتعامل - تقليل اعوجاج اللوحة - ضبط منحنى التسخين - التأكد من أن نمط أرض BGA يطابق الحزمة. أتعامل مع هذا العيب كإشارة إلى أن العملية فقدت التوازن. ونادرا ما يكون عشوائيا. طريقة عملي عندما تفشل اللوحة، لا أبدأ بالتخمين. أتحرك بهذا الترتيب: - فحص نوع العيب - مقارنة اللوحات الجيدة واللوحات السيئة - التحقق من بيانات الطباعة - مراجعة دقة الموضع - مراجعة سجلات إعادة التدفق - فحص المواد وظروف التخزين - اختبار اللوحة تحت نفس الضغط الذي تسبب في الفشل هذه الطريقة توفر الوقت. كما أنه يمنع الفرق من تغيير خمسة أشياء في وقت واحد وفقدان السبب الحقيقي. أكثر ما أعتمد عليه تخبرني تجربتي الخاصة أن جودة SMT تعتمد على التحكم في العملية، وليس الحظ. إذا كنت أريد عددًا أقل من حالات الفشل، فأنا أراقب هذه النقاط عن كثب: - حالة اللصق - جودة الاستنسل - تصميم اللوحة - معايرة الماكينة - التحكم في الملف الشخصي - تخزين المواد - دعم اللوحة - تعليقات الفحص كل نقطة تبدو صغيرة. ويقررون معًا ما إذا كانت اللوحة ستظل مستقرة أو ستبدأ بالفشل بعد التجميع. عادة بسيطة تساعد أحب الاحتفاظ بسجل عيوب واحد لكل سطر. أكتب: - نوع العيب - نموذج اللوحة - المحطة - التحول - لصق الدفعة - إعداد الملف الشخصي - نتيجة الإصلاح، يساعدني هذا السجل في اكتشاف الأنماط بسرعة. إذا ظهرت عيوب الجسر بعد تغيير دورة تنظيف الاستنسل، فيمكنني رؤيتها. إذا ارتفعت شواهد القبور على عائلة واحدة من اللوحات، فيمكنني مقارنة شكل الوسادة والتوازن الحراري. هذه هي الطريقة التي أمنع بها الفشل من التكرار. نادراً ما تكون حالات فشل SMT غامضة. لقد تعلمت أن معظمها يترك أثراً في الطباعة أو الموضع أو الملف الشخصي أو التعامل مع المواد. إذا بقيت منضبطًا، فيمكنني اكتشاف نقطة الضعف قبل أن تتحول إلى كومة خردة، أو طابور إصلاح، أو شكوى ميدانية. عندما أنظر إلى لوحة فاشلة، لا أسأل: "ما الخطأ الذي حدث؟" مرة واحدة فقط. أطلب ذلك في كل خطوة. لقد أنقذت هذه العادة عددًا من الإصدارات أكثر من أي إعداد لجهاز واحد على الإطلاق.

عندما أعمل على إنتاج SMT، أرى نفس نقاط الألم مرارًا وتكرارًا: الإنتاج غير المستقر، وعيوب اللحام، وحلقات إعادة العمل الطويلة، والعديد من المشكلات الصغيرة التي تؤدي إلى إبطاء الخط. العميل لا يطلب مني كلاما فاخرا. يطلبون مني مجالس تمر، وتعمل بشكل جيد، وتبقى متسقة من الكثير إلى الكثير. هذا هو المكان الذي تهم فيه جودة SMT حقًا. إذا انحرفت العملية، فإن الخط يدفع ثمنها من خلال شواهد القبور، وجسور اللحام، والأجزاء المفقودة، والمفاصل الضعيفة، ووقت الفحص الإضافي. أنا لا أعامل العائد كرقم محظوظ. أنا أتعامل معها كنتيجة للعديد من الضوابط الصغيرة التي تعمل معًا. أبدأ باللوحة وحزمة الملف. إن BOM النظيف وبيانات الموضع الصحيحة وعلامات القطبية الواضحة وتصميم الاستنسل العملي يوفر الكثير من الألم لاحقًا. إذا كان تصميم الوسادة ضعيفًا أو كانت فتحة المعجون مغلقة، فلن يتمكن فرن إعادة التدفق من إصلاح ذلك بالنسبة لي. لقد رأيت فرقًا تطارد الجهاز بينما كان السبب الجذري موجودًا في ملف التصميم. أنا أيضًا أهتم جيدًا بمعجون اللحام. حالة اللصق، وضغط الطباعة، وتآكل الاستنسل، والمحاذاة كلها أمور مهمة. كان أحد مشاريع لوحة تحكم المستهلك التي رأيتها يحتوي على جسور لحام متكررة على دائرة متكاملة دقيقة. استمر الخط في ضبط موضعه، لكن المشكلة الحقيقية كانت لصقه منتشرًا عند الطباعة. بعد أن قام الفريق بتصحيح سمك الاستنسل ومحاذاة الطباعة، انخفض معدل الخلل وهدأ جدول إعادة العمل. أفضّل عمليات التحقق من العمليات التي تكتشف الانجراف مبكرًا. 1) فحص المواد الواردة أتأكد من نوع المكون والتعبئة وحالة الرطوبة ومطابقة الملصق قبل تحميل وحدة التغذية. 2) التحكم في لصق اللحام أشاهد تخزين العجينة وتسخينها وخلطها وضغط الطباعة وتحرير الفتحة. 3) إعداد الموضع أتحقق من موضع وحدة التغذية واختيار الفوهة ومحاذاة الرؤية والقطبية. 4) التحقق من ملف تعريف إعادة التدفق أقوم بمطابقة المنحنى الحراري مع اللوحة ومزيج الحزمة ولصق المواصفات. 5) حلقة التفتيش أستخدم SPI وAOI والمراجعة اليدوية حيث تكون المخاطر عالية، ثم أقوم بإدخال النتائج مرة أخرى في الخط. هذه الحلقة توفر الوقت. كما أنه يحفظ المزاج. عادة ما يكون الخط الهادئ خطًا متحكمًا فيه. لدي رؤية واضحة بشأن إعادة التدفق أيضًا. تركز بعض الفرق فقط على أرقام درجة حرارة الماكينة، لكني أنظر إلى اللوحة بأكملها. إن المساحات النحاسية الكبيرة وأحجام العبوات المختلطة والمناطق الكثيفة والتوازن الحراري كلها تغير سلوك اللحام. يمنح المظهر الجانبي الجيد العجينة نمط الذوبان الصحيح دون الضغط على اللوحة بقوة. وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل الملف التعريفي المستقر يمكنه رفع الإنتاجية أكثر مما تستطيع سرعة الخط السريع. تساعد AOI، لكنني لا أعاملها كدرع سحري. تكتشف AOI العديد من المشكلات المرئية، لكنها لا تستطيع إصلاح طباعة سيئة، أو مكون خاطئ، أو إعداد ضعيف. أستخدمه كجزء من سلسلة التحكم، وليس كبديل لها. أنا أهتم أيضًا بالعمل البشري على الخط. يمكن للمشغل الجديد تحميل وحدة التغذية بفتحة واحدة. يمكن أن يؤدي التغيير المتسرع إلى ترك جزء من البكرة ممزوجًا ببكرة أخرى. خطأ صغير في التسمية يمكن أن يضيع ساعة. تواجه المتاجر الحقيقية هذه المشكلات، وقد رأيتها في أيام الإنتاج العادية، وليس فقط في الأيام السيئة. الجواب ليس اللوم. الإجابة هي تعليمات عمل واضحة، ووضع علامات واضحة، وعمليات فحص بسيطة يمكن للأشخاص استخدامها دون تخمين. يبرز لي مشروع وحدة استشعار واحد. أراد العميل عددًا أقل من العيوب وإعادة صياغة أقل قبل إطلاق المنتج. كانت اللوحة تحتوي على أجزاء سلبية صغيرة بالقرب من منطقة ساخنة، وظل الفريق يرى إزاحة طفيفة ولحامًا ضعيفًا في بعض الزوايا. قمنا بتشديد التحكم في الطباعة، وتنظيف الاستنسل بشكل أكثر تكرارًا، ومراجعة المنحنى الحراري، وإضافة فحص سريع عند نقطة التغيير. لم يصبح الخط مثاليًا، لكن العملية أصبحت أكثر استقرارًا بكثير، وقضى الفريق وقتًا أقل في إصلاح المشكلات التي يمكن تجنبها. هذه هي النقطة التي أعود إليها دائمًا. "العيب الصفري" ليس شعارًا أستخدمه باستخفاف. أستخدمه كهدف يوجه العملية. المسار الحقيقي بسيط: التحكم في الطباعة، والتحقق من الموضع، وضبط التدفق، والفحص بعناية، والتعلم من كل عيب قبل أن يتكرر. عندما يتم التعامل مع SMT بهذه الطريقة، فإن العائد المرتفع يبدو أقل شبهاً بالحظ وأكثر شبهاً بالروتين. تتحرك الألواح بشكل أنظف. يعمل الفريق بضغط أقل. يحصل العميل على منتج يتصرف بالطريقة التي ينبغي أن يتصرف بها.

أنا لا أبدأ بالاختبار النهائي عندما يستمر المجلس في الفشل. أبدأ بعملية SMT. معظم حالات فشل الأجهزة لا تظهر بالصدفة. أراهم يتراكمون خطوة بخطوة على الخط. يمكن أن تتحول مشكلة لصق صغيرة، أو تغيير بسيط في الموضع، أو ملف تعريف إعادة التدفق الضعيف، أو خطوة تنظيف مفقودة إلى لوحة سيئة لاحقًا. ولهذا السبب أولي اهتمامًا وثيقًا بهذه العملية قبل وقت طويل من مغادرة المنتج للمصنع. عندما أنظر إلى لوحة المشاكل، أسأل سؤالاً بسيطًا: أين بدأت المشكلة؟ عادةً ما أتحقق من هذه النقاط: - تخزين معجون اللحام واستخدامه إذا بقي المعجون لفترة طويلة جدًا أو تم تسخينه بطريقة خاطئة، فستتغير جودة الطباعة بسرعة. لقد رأيت أجزاء دقيقة تفشل بسبب عدم خلط المعجون جيدًا أو استخدامه بعد سوء التعامل مع التخزين. - طباعة الاستنسل الكثير من العيوب تبدأ هنا. إذا تم إيقاف ضغط الطباعة، أو إذا تم حظر فتحة الاستنسل، أو إذا كان دعم اللوحة ضعيفًا، يصبح إيداع العجينة غير متساوٍ. لقد رأيت شواهد القبور على الأجزاء السلبية الصغيرة والمفاصل الضعيفة على منصات QFN بعد إعداد طباعة سيئ. - وضع المكونات يمكن لآلة الالتقاط والمكان أن تعمل بسلاسة وتظل تسبب مشاكل إذا كانت وحدة التغذية مفكوكة، أو كانت الفوهة متآكلة، أو كان فحص الرؤية غير مستقر. يمكن أن يؤدي الإزاحة الصغيرة على اللوح الكثيف إلى فتح المفاصل أو الضغط الخفي بعد إعادة التدفق. - ملف إنحسر الحرارة تعتبر الحرارة أكثر أهمية مما يتوقعه الكثير من الناس. إذا كان ارتفاع درجة الحرارة سريعًا جدًا، فإن الأجزاء تتحرك. إذا كانت الذروة منخفضة جدًا، فإن اللحام لا يتدفق جيدًا. إذا لم تكن منطقة النقع متوازنة، فستبدو بعض الفوط الصحية جيدة بينما تفشل أخرى لاحقًا. - ملاحظات AOI لا أتعامل مع AOI كبوابة نهائية فقط. أستخدم النتائج كملاحظات للخط. إذا ظهر نفس العيب مرة أخرى، فسوف أتتبعه مرة أخرى. أريد أن تستجيب الطابعة وآلة التنسيب والفرن كنظام واحد، وليس كخطوات منفصلة. - عادات المشغل لا يزال العمل البشري مهمًا. يمكن أن يؤدي مسح الاستنسل النظيف والتعامل السليم مع اللوحة والتغيير الدقيق إلى توفير الكثير من المتاعب. لقد شاهدت زلة عملية مستقرة لأن شخصًا ما تخطى خطوة تنظيف صغيرة أثناء نوبة عمل مزدحمة. حالة واحدة تبقى في ذهني. قام فريق عملت معه بتصميم لوحات تحكم لمنتج قفل ذكي. اجتازت اللوحات الفحص، إلا أن بعض الوحدات أظهرت عمليات إعادة تعيين عشوائية بعد الاستخدام. المشكلة لم تكن في البرنامج في البداية. لقد جاء من لحام ضعيف على جزء من مسار الطاقة. كانت طباعة المعجون غير متساوية قليلاً، ولم يمنح ملف الحرارة هذا الجزء دعمًا كافيًا أثناء التدفق. قمنا بتعديل فتحة الاستنسل وفحصنا دعم اللوحة وضبطنا إعدادات الفرن. المشكلة لم تختف بالسحر. لقد تحسنت الأمور لأن العملية أصبحت أكثر إحكاما. هذه هي الطريقة التي أفكر بها في SMT. أنا لا أطارد حلًا سريعًا واحدًا. أبحث عن نقطة الضعف في السلسلة. روتيني الخاص بسيط: - حافظ على صرامة التعامل مع المعجون - راقب جودة الطباعة في كل نوبة - تحقق من حالة وحدة التغذية والفوهة - تأكد من دقة الموضع من خلال أخذ عينات منتظمة - قم بمطابقة ملف تعريف إعادة التدفق مع تصميم اللوحة - استخدم نتائج AOI لتوجيه التغيير التالي - سجل العيوب حتى لا تتكرر المشكلة نفسها، كما أنني انتبه أيضًا إلى تصميم اللوحة نفسه. تأتي بعض حالات الفشل من شكل الوسادة أو التباعد أو اختيار الجزء. إذا كان التخطيط يضع الكثير من الضغط على العناصر السلبية الصغيرة، فسيكون لدى الخط مساحة أقل للخطأ. أحب العمل مع التصميم والإنتاج معًا، لأن التصميم الجيد لثنائي الفينيل متعدد الكلور يجعل عملية SMT أسهل في الثبات. عندما يسألني أحد الفريق عن كيفية إيقاف أعطال الأجهزة، أقدم إجابة واضحة: اجعل عملية SMT مستقرة قبل أن تتوقع منتجات مستقرة. إن اللوحة التي تبدو جيدة على السطح لا تزال تحمل مخاطر خفية. إن الخط الذي يسير بخطوات واضحة وعادات نظيفة وبيانات ثابتة يمنحني المزيد من الثقة، ويمنح العميل تجربة أفضل للمنتج أيضًا. أنا أثق في العملية أكثر من الحظ. هذا هو الدرس الذي أعود إليه دائمًا في كل مرة أرى فيها لوحة تفشل. اتصل بنا اليوم لمعرفة المزيد Shirlin.Su: shirlin.su@mac.minaik.com/WhatsApp +8617751097908.

RJ Klein Wassink، 2004، اللحام في الإلكترونيات Howard M. Johnson، 2018، التحكم في عملية التجميع SMT ومنع العيوب مايكل Pecht، 2016، موثوقية PCB وتحليل الفشل في تصنيع الإلكترونيات John H Lau، 2020، التغليف SMT المتقدم وهندسة عمليات إعادة التدفق إريك بوجاتين، 2022، سلامة الإشارة وجودة التجميع في تصميم PCB عالي الكثافة كريس أ. ماك، 2019، تحليل السبب الجذري لعيوب التجميع الإلكتروني