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電路板零件掉落,該如何著手分析、判斷并理清問題點

發(fā)布時間 :2016-07-14 15:17 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責任編輯 :深圳宏力捷PCBA部
電路板零件掉落】似乎是很多制程及品管工程人員的夢饜,深圳宏力捷之前也曾經(jīng)撰文分享過自己遇到的幾個零件掉落的案例,只是每個人所遇到的問題都不盡相同,有鑒于許多新手碰到這類問題大多不知該從何下手開始分析,所以這里就來分享一下自己的方法與步驟給大家參考。
(當然,歡迎專業(yè)人士提出您的見解,畢竟有意見或火花才會有進步,深圳宏力捷也不敢說自己的方法或步驟就是最好,就只是經(jīng)驗分享。)
一般如果是電路板上的零件掉落,其問題大多與「焊接品質(zhì)」脫離不了關(guān)系, 而其最終答案似乎不外乎下列幾種之一,或是混合兩種以上結(jié)果:
1、電路板子的表面處理有問題。
2、零件的焊腳表面處理有問題。
3、板子或零件儲存條件不良造成氧化。
4、回焊(Reflow)溫度制程出問題。
5、焊接強度無法承受實際使用的外力影響。
 
電路板零件掉落不良分析的幾個步驟:
以下就針對電路板零件掉落來分析步驟來陳述。
第一步,資訊取得
這點很重要,如果源頭錯了,后面再怎么精彩都是白費。
請先向問題反應(yīng)者確認不良現(xiàn)象的描述為何,并且先試著查詢了解下列的資訊:
1、發(fā)生什么問題?請盡量將不良的現(xiàn)象描述清楚。零件是在什么情況下掉落?產(chǎn)品有沒有摔落過?在什么環(huán)境下發(fā)生的(加油站、室外、室內(nèi)、空調(diào))?有沒有經(jīng)過什么特殊的測試(高低溫)?
2、問題發(fā)生在客戶端?還是生產(chǎn)制程中?問題是在制程的那一個步驟發(fā)生或發(fā)現(xiàn)?
3、問題是什么時候發(fā)生的?是生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)?或是成品測試時才發(fā)現(xiàn)?不良品有沒有集中在同一個Date-code?
4、板子的表面處理為何?ENIGOSP?HASL? ENIG會有黑鎳問題,HASL會有第二面過爐吃錫不良問題,OSP會有過期吃錫不良的問題。
5、板子的厚度? 0.8mm?1.0mm?1.2mm?1.6mm? 板子越薄,變形彎曲的機會就越大,錫裂的問題也就可能越多。
6、零件焊腳的表面處理為何?Matte Tin?鍍金?
錫膏的主要成份?SAC305(錫銀銅)?SCN(錫銅鎳)? 不同錫膏的熔點會不一樣。
7、如果可以調(diào)出當時的reflow量測曲線最好。
 
第二步,取得不良品,保留證據(jù)以利后續(xù)分析
請取得不良品的電路板實板,如果零件已經(jīng)完全掉落,最好也要取得掉落的零件,這樣才有對照組可以作完整的分析。不良品如果不只一件,衡量實際狀況,可以取得越多越好。
 
第三步,檢查電路板的焊性
拿到不良品后,要同時檢查電路板及零件腳的焊性,觀察其間的差異。
檢查焊性時,建議要在顯微鏡(microscope)下觀察,這樣比較可以看到一些細微的問題。
電路板零件掉落,該如何著手分析、判斷并理清問題點
要查看焊錫在電路板的焊墊(盤)上有無拒焊或是縮錫(de-wetting)等不良現(xiàn)象,這類問題通常來自電路板的表面處理不良或是電路板的儲存環(huán)境不佳以致造成焊墊氧化而引起。
當然有時候也會有回焊爐溫度不足造成焊不上去的問題。這時候可以用烙鐵試看看焊墊能不能吃錫,如果連烙鐵都吃不了錫,就幾乎可以判定為PCB本身的問題了。
請注意:有些噴錫板使用「錫銅鎳(SCN)」的成分,其熔點比SAC305高了10°C。SAC305熔點為217°C;SCN熔點為227°C。
如果也可以進一步排除電路板儲存條件不良所造成的氧化,就可以請PCB供應(yīng)商過來直接看產(chǎn)品,或是把PCB退給供應(yīng)商分析處理了。
如果有爭議,可以先量測表面處理的厚度。一般ENIG要檢查金層及鎳層的厚度;而HASL要檢查噴錫的厚度,OSP就直接看有無氧化。
如果還有爭議,就要作切片作詳細的分析了。
 
第四步,檢查掉落零件腳的焊性
建議也要在顯微鏡下觀察零件腳的焊錫性,這樣比較可以看到一些細微的肉眼看不到的現(xiàn)象。
要查看零件腳上是否吃錫良好,建議檢查一下零件腳的鍍層組成成份,查看看其熔錫溫度是否符合迴焊爐的溫度。有些使用銀鍍層濺鍍處理的零件,其濺鍍銀只是附著在零件表面,其銀成份容易被SAC錫膏吃掉,造成焊接強度降低的問題。
請注意,有些零件腳的切斷面會有露銅沒有電鍍的區(qū)域,這個地方通常不易吃錫,但一般都會設(shè)計在不需要吃錫或是不重要的地方。QFN側(cè)面就不一定要吃到錫。 
更多閱讀: 
QFN封裝的焊接品質(zhì) 
 
第五步,檢查掉落的零件腳是否連帶焊墊一起帶起
如果電路板及零件腳的焊性都沒有問題,就要看看電路板上的焊墊/焊盤是否也脫離了或連在掉落的零件腳上,如果是,也可以進一步確認零件與PCB的焊接是良好的,更可以證明回焊(Reflow)沒有問題。
如果焊墊沒有被掉落的零件一起帶走,這時候可以先檢查回焊的溫度曲線有無符合錫膏的要求,如果有多馀的不良品,最好可以用烙鐵試看看能否將掉落的零件焊接回電路板。如果可以焊得回去,表示溫度或是錫膏可以加強來克服這個問題,不過建議要作一下零件的推力測試,拿確認沒有問題的板子,與現(xiàn)在重新調(diào)整錫膏與溫度曲線的板子,一起作推力比較有無差異,如果有差異,建議檢查一下PCB的表面處理,有時候表面處理不良,會造成局部焊墊氧化,ENIG的表面處理可能有黑墊問題,HASL的第二面可能會有IMC已經(jīng)生成問題。
 
第六步,檢查零件掉落的斷面
請在顯微鏡下觀察電路板及零件腳的剝離面,看看其斷面是粗糙或是光滑面。粗糙面通常是受到一次性的外力造成零件剝離掉落;光滑面通常是長期震動下造成的斷裂,如果是ENIG的PCB也有可能是黑鎳造成剝落在鎳層。
 
第七步,切片檢查IMC打EDX
如果以上的步驟都沒有辦法判斷零件掉落的問題,最后就要作破壞性的切片了,切片的時候建議電路板及掉落的零件都要作。
作切片的目的有二:
1、檢查有無IMC生成,IMC生成是否均勻,另外要打EDX看看是哪種IMC成份。不在乎IMC的厚度,IMC如果生長不均勻或局部沒有生成就會降低焊錫的強度,零件的推力就會降低。IMC生長不良原因可能是氧化或溫度不足。 
延伸閱讀:PCB焊接強度與IMC的關(guān)系
2、精淮的確認斷裂的地方發(fā)生在哪一層。 
如果斷裂點在IMC層,通常表示焊錫性沒有問題,但是焊錫強度不足以應(yīng)付外力對它的衝擊,這一般是社計上必須解決的問題。只是有些RD會要求BGA或零件加Underfill或點膠來補強。 
如果斷裂面不在IMC層而在PCB端,那就比較偏PCB的問提了。 
相反地,如果斷裂面在零件端,就比較偏向零件的問題。


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