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SMT貼片加工裝配質量和產品生命周期的影響
來源：本站 時間：2020/03/13
無論電子產品是下一代計算機系統還是簡單的移動手機，其內部都有印刷電路板（PCB）。工程師設計PCB以支持和連接產品內的電子元件和其他硬件。 PCB通常具有通過焊接將電子元件保持在一起的導電通路，該工藝用于將諸如錫，銀，金和銅的不同金屬附接在一起。該過程還用于互連產品中的所有硬件。
圖1：印刷電路板
印刷電路板（PCB）必須滿足三個基本要求才能接受組裝，并建立具有長壽命的產品。根據“印刷電路手冊”的作者Clyde Coombs的說法，這三個基本要求是：
1、PCB的物理形式應與其預期設計相匹配。互連點的尺寸和位置以及這些互連點上的涂層必須允許適當的元件組裝
2、PCB必須在組件之間提供適當的互連
3、電路板必須在不連接的互連點之間提供足夠的絕緣
上述三個項目必須是可接受的，并且在產品的預期使用壽命期間保持高質量。由于可能存在與這三個要求相關的若干細節，因此確定PCB供應商的可接受性和質量要求對于確保滿足這三個要求至關重要。正確實施后，質量和驗收標準為各方提供了清晰的期望。
pcb多氯聯苯工業標準
符合行業標準的優勢在于建立一個共同的基礎 - 創建公平競爭環境 - 允許所有參與者至少遵守。遵守工業標準可以避免很多失敗的機會。每個人都可以輕松地開發有關通用規范的知識，而不是解釋無數個別公司規范。但是，由于各種原因，公司可能被迫超越標準，因為他們的設計需要超出標準規定的范圍。
用戶根據其在產品中的使用來評估PCB質量，這些產品分為三類，稱為類。這些是：
第1類：通用電子產品，如消費電子產品
第2類：專用服務產品，例如提供不間斷服務的產品
第3類：高可靠性產品，例如提供持續服務的產品
通常，制造商確定適合其產品的等級。例如，如果玩具制造商想要滿足3級要求的PCB，他們必須愿意支付額外的可靠性。
在國際上，IPC-6011標準定義了PCB的通用性能規范。根據IPC-6011，PCB的供應商負責驗證與規格，主圖紙和圖案以及特定制造設施和工藝的兼容性。簡而言之，供應商必須確保PCB符合采購文件的要求。
默認情況下，IPC-6011標準適用于所有電路板類型。但是，這需要通過包含所選技術要求的性能規范來補充，例如：
IPC-6012：用于剛性PCB
IPC-6013：用于柔性（Flex）PCB
IPC-6014：用于PCMCIA PCB
IPC-6015：用于MCM-L PCB
IPC-6016：用于HDI PCB
IPC-6017：用于微波PCB
雖然IPC-6012是文檔包中最常用的規范，但制造商可以根據其電子產品使用的PCB指定要求。
多氯聯苯的可接受性
有時，可能無法單獨從描述中建立不合規標準，例如IPC-6012和其他標準。為了避免這種情況，開發了標準IPC-A-600，其中包含插圖和照片，并為每個特定特征提供三個級別的質量：目標，可接受和不合格條件。此外，這些特征分為兩大類：
外部可觀察條件：這些是在電路板外表面上可見的特征或缺陷，可以對它們進行評估。
圖2：通道內空隙的圖示
圖2是第2類產品可接受的銅鍍層圖像。鍍層的驗收標準是：
任何洞中不超過一個空洞
不超過5％的孔具有空隙
任何空隙不大于孔長度的5％
空隙小于孔周長的90％
內部可觀察條件：這些特征或缺陷只能在PCB微切片后檢測，檢查和評估。
圖3：通孔的微截面
圖3是鍍孔的圖像，以微截面顯示銅和絕緣層的厚度，以及材料缺陷的突出顯示（如果有的話）。
銅和絕緣層的厚度必須符合設計文件中規定的厚度。板的總厚度也是一個重要標準。
通常，這種微型部分在具有與實際電路板設計所具有的相同特性的試樣上進行。這樣可以避免在測試時破壞好的電路板。
多氯聯苯的一般缺陷及其對裝配的影響
電路板翹曲：如果電路板不完全平坦，可能會在組裝過程中產生一些問題。這可能是PCB厚度的局部變化或PCB的共面性問題。它可能導致傾斜部件的潛在開口，稱為蹺蹺板效應，或者由于焊接連接不斷下降，例如使用BGA接頭。焊點也可能因拉伸而失去可靠性。通常，無引線器件更容易受到PCB翹曲的影響。
圖4：球落和拉伸接頭
圖5：翹曲對無引線器件的影響
對于翹曲板，可能還存在控制焊膏沉積量的問題，包括焊膏和粘合劑。翹曲通常導致模板無法平放在PCB表面上，在模板和板之間的某些區域留下間隙。雖然這可能導致焊膏在整個板上的不均勻印刷，但是在這些區域中可能沒有足夠的粘合劑分配或粘合劑可能完全被忽略。
在印刷時，模板和板之間的間隙可能會填滿焊膏。這可能導致涂抹，潮濕的橋接或過量的焊膏沉積。有時，打印后在模板上粘貼邊緣可能會在下一次打印時造成不必要的污跡。
圖6：未焊接的引線
圖7：墓碑式無源元件
焊膏的不均勻沉積可能導致存在的體積不足，表現為焊料覆蓋焊盤，但金屬化顯示通過。由于沒有足夠的焊膏接觸元件引線，因此在回流焊后會導致未焊接的引線。對于通常會降低PCB和組裝過程的總公差的小型封裝，這也可能導致焊膏未對準，從而導致無源芯片組件的豎起或墓碑形成，從而影響工藝產量。
在波峰焊接過程中，如果通孔未填充且電路板發生翹曲，則組件可能會抬起波浪，導致區域保持未焊接狀態。
焊料掩模問題：焊接掩模使用不當可能會導致組裝過程中出現可靠性問題。其中一個主要問題是兩個相鄰焊盤之間缺少焊接掩模壩，導致在波峰焊接操作期間潛在的焊料短路或橋接。
圖8：缺少焊錫面罩壩
圖9：移位焊接掩模
通常，焊接掩模需要覆蓋整個焊盤。如果存在移位或重合失調，則焊接掩模可能無法完全覆蓋焊盤，并在焊盤旁邊形成一個凹槽，從而露出相鄰的焊盤或軌道。隨后，該區域可以填充焊膏并形成晶須或橋，使焊盤與相鄰的焊盤或軌道短路。
由于焊接掩模使用不當而引起的另一個可靠性問題是焊盤本身的污點導致可焊性問題。這可以防止焊料在回流或波峰焊接期間正確潤濕涂抹的焊盤，使焊盤不可焊接。
圖10：焊盤上的焊料掩模涂抹
圖11：焊球
如果焊接掩模保持固化不足，則可能導致產品可靠性問題，因為未固化的焊接掩模區域會捕獲加工殘留物并導致電氣泄漏或機電遷移失敗。不正確固化的阻焊劑還可能使焊料在波峰焊接期間以球的形式積聚，從而導致潛在的電短路。
HAL板的問題：非共面或不均勻的焊接表面是HAL飾面板的主要問題。在第一次回流操作后，非常薄的HAL涂層可能導致遷移，暴露銅并導致后續回流中的可焊性差。
圖12：不均勻的HAL焊料
圖13：薄HAL涂層
由于模板開口通常與焊盤完全不匹配，模板的某些部分可能會停留在多余的焊料沉積物上，使模板的另一個區域遠離電路板。這允許焊膏擠入模板和板之間的間隙，產生類似于具有翹曲的板上的問題。
圖14：焊接橋
圖15：粒狀焊點
HAL板的非共面性也可能導致焊盤上留下焊料的凸起，導致模板抬起并且焊膏填充下面的間隙。在回流期間，多余的焊料可能導致相鄰的焊盤在相鄰的細間距元件之間形成橋接或晶須。焊膏中的焊劑可能不足以滿足焊膏中焊料的總量以及HAL工藝留在焊盤上的焊料總量，這可能會導致接頭顆粒狀或受干擾。
結論
深圳市銘華航電SMT貼片加工：PCB是產品中的機電產品，有很多失敗的機會。 PCB質量是一個巨大的主題，有許多可能影響裝配和產品生命周期的缺陷。從PCB表面的翹曲到缺陷到紋理的欠蝕刻，PCB質量的每個方面都會使產品在其預期的生命周期結束之前突然停止。
