He passat més temps del que m'agrada admetre mirant les juntes de soldadura. Hi ha alguna cosa gairebé meditatiu, sincerament-fins que detecteu un defecte que no hauria d'haver passat per la primera porta d'inspecció. És llavors quan comença l'ansietat. Tots hi hem estat.
El que passa amb la fabricació de PCB és que no perdona. Perdre un dipòsit incorrecte i estàs mirant una retirada. O pitjor-una fallada de camp que acaba a les notícies. Per aixòpasta de soldadurala inspecció existeix, i per què és molt més important del que s'adona la majoria de persones fora del sector.
Què passa realment durant la inspecció
Així que aquí està el tracte. Després que la vostra impressora de plantilla diposita pasta de soldadura a les plaques de PCB, teniu aquesta petita finestra d'oportunitat. La pasta està allà, asseguda sobre centenars-de vegades milers-de coixinets, i cadascun ha de ser exactament correcte. El volum importa. La forma importa. La posició importa. Fins i tot l'angle de les vores del dipòsit pot indicar-vos que alguna cosa no funciona amb la vostra plantilla o la pressió de la escombradora.
Els sistemes SPI moderns utilitzen una projecció de llum estructurada, que és bàsicament el que fa el vostre escàner facial al vostre telèfon, excepte que és molt més precisa. La màquina projecta patrons de llum a la placa i mesura com es deformen aquests patrons al voltant dels dipòsits de soldadura. A partir d'això, calcula el volum, l'alçada, l'àrea-de les obres.
Les matemàtiques darrere
La majoria dels sistemes utilitzen interferometria Moiré o perfilometria de canvi de fase-. No t'avorriré amb les equacions. El que importa és que aquestes tècniques poden mesurar diferències d'alçada fins a un sol -dígit micres. Això és absurdament precís quan es té en compte que els dipòsits de pasta en si solen tenir entre 100 i 150 micres d'alçada.
Per què el volum és el Sant Grial
Pregunteu a qualsevol que faci això des de fa més d'uns quants anys, i us diran el mateix: el volum és el rei. No alçada. No zona. Volum.
Heus aquí per què. Pots tenir un dipòsit que sembli perfecte des de dalt-forma agradable, centrat al coixinet, bona cobertura-però si la pasta s'asseca parcialment o la raceta no ha aplicat prou pressió, és possible que estigueu mirant el 60% del volum que necessiteu. El component baixa, es produeix un reflux i, de sobte, teniu una unió oberta perquè no hi havia prou soldadura per mullar tant el coixinet com la terminació del component.
L'estàndard IPC-A-610 té criteris d'acceptació per a aquestes coses, però sincerament? La majoria dels fabricants tenen especificacions més estrictes del que requereix l'estàndard. Quan esteu construint ECU d'automòbils o dispositius mèdics, "acceptable" no és prou bo. Vols òptim.
Una nota ràpida sobre l'eficiència de la transferència
L'eficiència de la transferència-la proporció de pasta dipositada respecte al volum d'obertura teòric-normalment oscil·la entre el 75% i el 85% en un bon dia. Si estàs arribant constantment per sobre del 90%, o bé tens algun tipus de plantilla màgica o alguna cosa no funciona amb la teva mesura. Només dient.
Els defectes que mantenen els enginyers desperts de nit
Pont. Pas suficient. Offset. Untar. La llista continua. Però deixeu-me centrar-me en els defectuosos-els defectes que no semblen defectes fins que sigui massa tard.
El problema del cap-in-coixí
Cap{0}}in-coixí (HIP) és especialment desagradable amb els BGA. El que passa és que la bola de soldadura i la pasta es fonen durant el reflux, però en realitat no es fusionen. La pell d'òxid de la pilota evita la humitat. L'articulació es veu bé durant la inspecció visual. Els raigs X-fins i tot es poden perdre. Però no està connectat elèctricament, o la connexió és tan marginal que fallarà amb el cicle tèrmic.
SPI pot atrapar els precursors de HIP. Si el vostre volum de pasta és baix en un coixinet BGA o el dipòsit es compensa significativament, teniu un risc més elevat. La màquina no us dirà "això causarà el cap-en-coixí", però les dades hi són si sabeu què heu de buscar.
Lapidació
Dues pastilles, diferents volums de pasta. El component s'aixeca durant el reflux. Ho has vist. SPI captura dipòsits desiguals abans de la col·locació. Final de la història.
Integració amb la resta de la línia
Aquí és on les coses es posen interessants. SPI ja no es tracta només de passar/fallir. El valor real prové dels comentaris de-bucle tancat a la impressora.
Diguem que el vostre sistema SPI nota que el volum d'enganxament té una tendència a la baixa durant els darrers 50 taulers, concretament al costat esquerre del tauler. No és una variació aleatòria-que us indica alguna cosa sobre la tensió de la vostra plantilla, o la vostra escombreta no es fa servir de manera uniforme o hi ha un problema de suport de la placa. Un bon programari SPI pot marcar aquesta tendència abans de començar a fallar els taulers i, en algunes configuracions, ajustar automàticament els paràmetres de la impressora per compensar.
Algunes persones anomenen això "Indústria 4.0" o "fàbrica intel·ligent". Jo només en dic sentit comú. Per què ho faries?noutilitzar les dades que estàs recopilant?
La trampa del fals positiu
Ningú parla prou d'això. Un sistema SPI massa sensible és gairebé tan dolent com un que passa a faltar defectes.
Cada trucada falsa significa que un operador ha d'aturar el que està fent, apropar-se, verificar el tauler i disposar-lo. Això requereix temps. Multipliqueu-ho per cent trucades falses per torn i els vostres tancs de rendiment. Els operadors comencen a ignorar les alarmes. Heu creat una situació de "nen que va plorar el llop" i, finalment, un autèntic defecte s'escapa perquè tothom està insensibilitzat.
Els sistemes moderns utilitzen l'aprenentatge automàtic-sí, aquesta paraula de moda-per reduir les trucades falses aprenent a partir de dades de verificació històriques. Quan un operador marca un dipòsit marcat com a "realment bé", el sistema s'ajusta. No és perfecte, però és millor que els llindars estàtics.
Compartiments de velocitat i precisió-
La teva línia funciona a una hora takt determinada. L'SPI ha de mantenir-se al dia. Així que sempre hi ha una dansa entre la minuciositat que inspeccioneu i la rapidesa amb què la màquina ha de moure's.
Alguns fabricants fan una inspecció al 100% de tot. Altres només inspeccionen components d'alt risc--fins-QFP, passius 0201, BGA-i salten les coses més grans i més fàcils. No hi ha una resposta universalment correcta. Depèn del vostre producte, del vostre historial de defectes i, francament, de quant estan disposats a pagar els vostres clients per la qualitat.
La programació no és tan senzilla com afirmen els venedors
"Generació automàtica de programes!" diu el fulletó. "Només importeu les vostres dades CAD i ja esteu preparats!"
Bé. Una mena de.
Les dades CAD us porten el 80% del camí. Encara cal ajustar les toleràncies per a tipus de components específics. Aquest petit condensador 01005? Necessita límits més estrictes que el gran coixinet del transformador del mateix tauler. El vostre QFN amb coixinet exposat a sota? És un cas especial. El dipòsit de pasta al coixinet tèrmic té requisits completament diferents als dels cables perifèrics.
Els bons enginyers de processos passen temps ajustant els programes SPI. Observen les dades de Cpk, ajusten els límits per equilibrar les fugues i les trucades falses i documenten per què es van prendre determinades decisions. Aquesta no és una situació de "configurar-ho i oblidar-ho".
Cap a on es dirigeix tot això
La tendència és cap a més integració, més dades, més capacitat predictiva. La gent està començant a correlacionar les dades de l'SPI amb els resultats de les proves aigües avall-errors de les TIC, escapes de proves funcionals, retorns de camp-per esbrinar quines característiques de la pasta prediuen realment problemes de fiabilitat.
També s'està treballant per inspeccionar la pasta abans que la pissarra arribi fins i tot a la impressora. Comprovació de la reologia en-temps real. Control del desgast de la plantilla. La idea és detectar els problemes a l'origen en lloc d'esperar a veure l'efecte al tauler.
Tot això es convertirà realment en una pràctica habitual? Difícil de dir. La tecnologia existeix. Que les empreses hi inverteixin depèn de la pressió competitiva i, siguem sincers, de si algú ha tingut una escapada de qualitat important recentment. Res no motiva la despesa de capital com un client que amenaça amb tirar el seu negoci.
Pensaments finals
La inspecció de pasta de soldadura no és glamurosa. No és el tipus de coses que fa que la premsa professional tret que alguna cosa surti malament catastròficament. Però és la columna vertebral del control de processos en el muntatge SMT. Fes-ho bé i tot aigües avall serà més fàcil. Fes-ho malament i perseguiràs els defectes per sempre.
He vist plantes transformar els seus rendiments només prenent-se seriosament l'SPI-no comprant equips més elegants, sinó en realitatutilitzantles dades que ja estaven recollint. Revisar tendències diàriament. Respondre a la deriva abans que es converteixi en un defecte. No és ciència de coets. És disciplina.
I la disciplina, més que qualsevol tecnologia individual, és la que separa els bons fabricants dels mediocres.
