В большинстве случаев дефекты SMT-монтажа возникают из-за сочетания нескольких производственных факторов: печати паяльной пасты, состояния трафарета нанесения паяльной пасты, точности позиционирования и установки компонентов, выбора профиля оплавления, степени чистоты поверхностей, свойств материалов для этого монтажа и особенностей самой платы. Чтобы снизить производственный брак, необходимо не только искать дефекты на выходе, но и предупреждать их на каждом этапе процесса — до запуска в исполнение серийного заказа, во время самого монтажа и на стадии инспекции.
Однако требуется учитывать, что в SMT монтаже есть дефекты визуальные, но и скрытые. Первые заметны сразу, а вот вторые требуют применения инструментального контроля, третьи могут проявиться уже в работе уже готового изделия. Именно поэтому полезно знать не только список типовых проблем, но и то, как выстраивается контроль качества SMT-пайки до появления брака, а не только после него.

Наиболее часто дефекты в SMT-монтаже возникают в нескольких повторяющихся видах и для каждого этого вида важны свои базовые признаки. Если быстро различать тип проблемы, то станет легче понять, где искать первопричину - в типе паяльной пасты, на этапе трафаретной печати,  в самом процессе установки компонентов, типе температурного профиля или в самой печатной плате.

Причины дефектов SMT-монтажа почти всегда комбинированные. Один и тот же мостик между выводами компонента может появиться из-за избытка паяльной пасты, из-за смещения компонента, из-за апертуры трафарета или из-за слишком тесной и неудачно спроектированной геометрии апертур. По этой причине важно выявить на каком этапе возникли условия для появления дефекта.
В случае если дефекты относится к материалам, обычно подозрение падает на состояние паяльной пасты, окисление выводов и площадок, загрязнение поверхностей, а также на общее состояние расходных материалов. Когда материалы нестабильны, линия может работать формально правильно, но соединение и сама пайка все равно получится ненадежными или со скрытыми дефектами.

Если проблема связана с печатью паяльной пасты, ее признаки проявляются очень рано: избыток или недостаток пасты, нестабильный отпечаток, повторяющиеся отклонения по группе одинаковых компонентов. В этом случае важно оценить состояние трафарета, корректность апертур, давление и скорость ракеля, а также регулярная очистка трафарета. Именно от этого этапа зависит появление основной массы будущих дефектов.

Если дефект порожден неправильной установкой компонентов, присутствуют смещения, нарушенное выравнивание и дефект open joints. В этой случае важны точность работы установщика и регулярная его калибровка. Даже хороший профиль оплавления не исправит системную ошибку размещения компонента.

Если причина дефекта в оплавлении, то налицо будет проявлятся холодная пайка, перемычки, плохое смачивание, tombstoning или нарушения формы соединений. На практике в производстве температурный профиль нельзя использовать один для всех типов плат и он может изменятся от конкретной пасты, компонентов и готового изделия. Полезно в процессе монтажа проверять скорость нарастания температуры и настраивать этот параметр на диапазоны 1,5−2,5 °C/с, но это не универсальное решение, а только пример параметра, который должен соотноситься с конкретным процессом.

Если же проблема вызвана конструкцией платы, то даже настроенная линия может регулярно выдавать повторяющиеся дефекты в одних и тех же местах. Слишком малая дистанция, неудачная геометрия площадок, тепловой дисбаланс, особенности посадочного места — все это повышает риск дефектов tombstoning и неполного формирования соединений.

Второе — контроль установки компонентов. В этом случае важны не только паспортные возможности автомата по установки компонентов, но и фактическая калибровка, настройка центровки, корректная работа с библиотеками компонентов и стабильность захвата компонентов. Для дефекта open joints и смещений компонентов именно этот этап часто становится решающим.

Третье — настройка профиля оплавления под конкретное изделие. Нельзя считать, что однажды подобранный температурный режим подходит ко всем сборкам печатных плат. На практике разные компоненты, форма и размер медных площадок и полигонов, типы корпусов и паяльной пасты ведут себя по-разному. Поэтому периодически полезно проверять профиль как технологический параметр процесса SMTмонтажа, а не опирается на усредненные настройки печи оплавления.

Четвертое — чистота и состояние материалов. Загрязнения поверхностей, окисление, нарушение условий хранения, использование некондиционных паяльных материалов напрямую влияют на смачивание и устойчивость процесса. Эта зона часто недооценивается, потому что внешне линия SMT монтажа может выглядеть современно, а причины брака скрываться в производственной гигиене и дисциплине обращения с расходными материалами.

Пятое — проверка рисков по конструкции платы до начала монтажа. Если на этапе подготовки к монтажу никто не оценивает расстояния между площадками, баланс тепловых условий и особенности посадочных мест, то часть дефектов будет повторяться независимо от стараний оператора линии SMT-монтажа.

Первое, что снижает риск, это контроль нанесения паяльной пасты. Для этого важны состояние трафарета, его регулярная очистка, корректность апертур и стабильность параметров печати. Если в производстве используется автоматическая 3D инспекция по контролю нанесения паяльной пасты (SPI), то данное оборудование контроля помогает следить за качеством нанесения пасты до момента установки компонентов. Но сам факт наличия SPI еще не говорит о зрелости процесса, если по его результатам не принимаются корректирующие и предупреждающие мероприятия.

Предупреждение дефектов SMT-монтажа наиболее эффективно работает, когда контроль встроен в процесс монтажа до первой годной серийной партии. Исправлять брак после оплавления всегда дороже и рискованнее, чем не допустить его.

Нанесение паяльной пасты

Гексан — контрактное производство электроники

192007, г. Санкт-Петербург, вн.тер.г. МО Волковское, Лиговский пр-кт, д. 153, литера А,
помещ. 7-Н, помещ.165

ОГРН 1187847238919 ИНН 7810737444