Analiza defecțiunilor de lipire a plăcuțelor PCB: de la localizarea defectului până la cauza principală a fisurării

2026-04-03 16:20

În producția de PCBA, lipirea slabă a pad-urilor este cauza principală a defectelor de lipire, care se manifestă frecvent ca neumidificabil, semiumidificabil, contracție a staniului, penetrare slabă a staniului, bule de ac, lipire virtuală, lipire la rece, etc. Analiza defecțiunilor nu este o simplă înlocuire a materialelor, ci un proces standardizat de observare la fața locului → pregătirea probei → detectarea instrumentului → derivarea mecanismului → verificarea procesului pentru a localiza cu precizie cauza principală a defectelor și a evita recurența.

Elderly-friendly PCB motherboard

Logica de bază a analizei defecțiunilor este trasabilitate inversăPornind de la apariția defectelor de lipire, eliminând factorii de interferență, cum ar fi procesul de lipire, aliajul de lipire, fluxul etc., fixând materialul, acoperirea, curățenia și starea de oxidare a plăcuței PCB în sine și, în final, oferind un plan practic de îmbunătățire. Procesul de analiză ar trebui să urmeze principiul analizei calitative și apoi cantitative, apoi simple și apoi complexe pentru a economisi eficient timp și costuri.
 

Pasul 1: Colectarea defectelor la fața locului și evaluarea preliminară

Mai întâi, colectați mostre de defecte la fața locului și înregistrați informațiile complete despre producție: tipul de tratament al suprafeței PCB, lotul de producție, timpul/mediul de depozitare, parametrii de lipire (temperatură/timp/flux), locația defectului, raportul defectelor și tendința ratei defectelor. Observarea morfologiei defectelor prin intermediul unui microscop metalografic / cu mărire de 10x, clasificare preliminară:
 

  1. Fără udareAliajul de lipire nu este deloc întins, metalul plăcuței este expus și nu există aderență → Există o probabilitate mare ca plăcuța să fie puternic oxidată, contaminată organic, iar placarea să se defecteze complet;

  2. Semi-umectare: aliajul de lipire se extinde mai întâi și apoi se retrage, fiind parțial expus → defecte locale ale acoperirii, oxidare ușoară și activitate insuficientă a fluxului;

  3. ContracțieAliajul de lipire se contractă într-o formă sferică și doar punctele sunt atașate → energia de suprafață este extrem de scăzută, poluarea este puternică, iar pelicula OSP este complet distrusă.

  4. Penetrare slabă a staniuluiPeretele găurii străpunse nu este udat → poluarea peretelui găurii, scurgeri de strat, preîncălzire insuficientă și timpul de lipire prin imersare este prea scurt;

  5. Bule de ac cu orificiu de acCavități în stratul de lipire → placa absoarbe umezeala, vaporii de apă și descompunerea stratului de oxid al plăcuței de lipire;

  6. Discurile negre sunt însoțite de neumidificarePlăcuțele ENIG sunt înnegrite → defecțiune tipică prin coroziune a stratului de nichel.

 
O judecată preliminară trebuie să excludă factorii de proces: același lot de PCB, defectul dispare după înlocuirea parametrilor/fluxului de lipire, ceea ce reprezintă o problemă de proces; Dacă mai multe dispozitive și depanări multiple sunt încă defecte, problema cu pad-ul PCB în sine este blocată. În același timp, se compară rezultatele testelor de lipire ale aceluiași lot de PCB-uri nelipite, iar dacă testul primit este necalificat, defectele PCB-ului primit pot fi determinate direct.
 

Pasul 2: Verificarea standardizată a retestului de lipire

Probele defecte și probele intacte din același lot au fost retestate pentru lipire, iar pentru a asigura rezultate obiective s-a utilizat o combinație între metoda de imersare a marginilor și metoda de echilibrare prin udare. Condițiile de testare respectă cu strictețe standardul IPC J-STD-003, unificând lipirea, fluxul, temperatura, timpul și eliminând interferențele umane.
 
Obiectivele retestului: 1. confirmarea faptului că defectele pot fi reproduse și excluderea factorilor accidentali; 2. Cuantificarea forței de umectare, a unghiului de umectare și a suprafeței de dispersie și compararea diferențelor; 3. Verificarea gradului de atenuare a sudabilității după îmbătrânire. Dacă rezultatele retestului sunt în concordanță cu cele de la fața locului, acestea pot fi trimise la laborator pentru teste aprofundate; Dacă retestul este calificat, înseamnă că parametrii procesului la fața locului sunt în derivă sau funcționează necorespunzător.
 

Pasul 3: Testarea aprofundată a instrumentului de laborator

Testarea instrumentală este esențială în analiza defecțiunilor, localizând cu precizie cauza principală prin topografie microscopică, analiza compoziției, grosimea stratului de acoperire și testarea curățeniei suprafeței. Echipamentele utilizate în mod obișnuit includ:
 
  1. Microscop metalografic / Microscop electronic cu scanare SEM Observați morfologia microscopică a plăcuței: grosimea stratului de oxid, găurile de ac de placare, exfolierea, nichelul negru, mustățile, reziduurile organice și morfologia stratului IMC. SEM poate fi mărit de până la mii de ori pentru a identifica clar defectele la scară nanometrică, cum ar fi găurile corodate din stratul de nichel al discurilor negre ENIG, fisurile de rupere a peliculei OSP.
     
     
  2. Spectroscopia energetică EDS Detectează compoziția elementară a suprafeței plăcuței: dacă există un conținut ridicat de O (oxigen), indică o oxidare severă; conținut ridicat de C (carbon), ceea ce dovedește poluare organică; conținut ridicat de S (sulf)/Cl (clor), dovedind coroziunea ionilor de sulfură/clorură; plăcuțele ENIG au un conținut prea scăzut de Au și un conținut anormal de Ni, dovedind că placarea este ineficientă.
     
     
  3. Indicator de grosime a stratului de acoperire XRF Măsurarea nedistructivă a grosimii stratului de acoperire: grosimea peliculei OSP de 0,2~0,5 μm este calificată, stratul de nichel ENIG de 3~5 μm, stratul de aur de 0,05~0,15 μm este calificat, iar grosimea stratului de staniu/argint de imersie este conformă cu standardul. Grosimea insuficientă sau foarte neuniformă duce direct la defectarea sudabilității.
     
     
  4. Test de curățenie a suprafeței (test de contaminare cu ioni) Detectează reziduuri de ioni pe suprafața plăcuței: ionii de clorură, ionii de sodiu, ionii de potasiu etc. depășesc standardul, ceea ce va deteriora interfața de umectare, va provoca coroziune și respingerea lipirii. Standardele industriale impun o contaminare ionică < 1,56 μg/cm² (echivalent NaCl).
     
     
  5. Tester de echilibru umectant Analiza cantitativă a forței de umectare - curba de timp: Comparativ cu probele calificate, probele defecte prezintă de obicei o forță de umectare negativă, un timp de umectare prea lung, 90% din F5
     
     
 

Pasul 4: Derivarea mecanismului de defecțiune și localizarea cauzei principale

Combinat cu observațiile aspectului, rezultatele retestului și datele instrumentului, se deduce mecanismul de defecțiune și se identifică cauza principală:
 

Caz tipic de defecțiune 1: Placa OSP nu udă o suprafață mare

 
Fenomen: Întreaga placă nu este umezită, iar retestarea este în continuare proastă; EDS detectează un conținut ridicat de O și o grosime a peliculei OSP < 0,15 μm. Cauza principală: proces anormal de acoperire OSP, grosime insuficientă a peliculei; expirare după depozitare + temperatură ridicată și umiditate ridicată, pelicula protectoare este complet descompusă; Stratul de peliculă este deteriorat prin zgârieturi în timpul transportului.
 
 

Caz tipic de defecțiune 2: Placă ENIG semi-umedă + disc negru

 
Fenomen: Padul este înnegrit local, iar raportul de semi-umectare este ridicat; SEM a arătat găuri corodate în stratul de nichel, iar EDS a detectat raporturi Ni/O anormale. Cauza principală: Poluarea rezervorului de nichel din procesul ENIG, pierderea controlului pH-ului, rezultând coroziunea stratului de nichel; Stratul de aur este prea subțire pentru a proteja stratul de nichel și este depozitat pentru oxidare pe termen lung.
 
 

Caz tipic de defecțiune 3: Vulcanizarea plăcii de argint imersate refuză sudarea

 
Fenomen: Tamponul este negru și fragil și nu este deloc udat; EDS detectează niveluri ridicate de S. Cauză principală: Mediul de depozitare conține gaz sulfurat, iar stratul de argint formează sulfură de argint, care își pierde sudabilitatea. Sigiliul ambalajului s-a defectat, iar punga impermeabilă și antistatică nu a fost utilizată.
 
 

Caz tipic de defecțiune 4: Penetrare slabă a plăcii de pulverizare a staniului

 
Fenomen: Peretele găurii plăcuței de trecere nu este umed, iar suprafața este umezită normal; SEM arată reziduuri organice în peretele porilor. Cauza principală: curățarea incompletă a peretelui găurii în timpul procesului de fabricație a PCB-ului, reziduuri de revelator/mască de lipire; Lipirea în undă nu este suficient preîncălzită, iar fluxul nu poate pătrunde în stratul rezidual.
 
 

Caz tipic de defecțiune 5: Reducerea lotului de staniu

 
Fenomen: Aliajul de lipire este contractat complet într-o formă de bilă și nu se răspândește; Ionii din testul de curățenie a suprafeței au depășit standardul. Cauze principale: poluare organică în procesul de fabricație (grăsime, agent de demulare); Angajații ating plăcuțele cu mâinile goale, iar amprentele rămân; Procesul de curățare eșuează.
 
 
Prin derivarea mecanismului, defectele de fabricație ale PCB-urilor, defectele de depozitare și transport, precum și defectele procesului la fața locului pot fi distinse în mod clar, evitând responsabilitatea oarbă și încercările și erorile repetate.
 

Pasul 5: Verificarea procesului și implementarea planului de îmbunătățire

Elaborați planuri de îmbunătățire pentru cauzele principale și verificați eficacitatea prin producția de probă în loturi mici:

  1. Îmbunătățirea defectelor de acoperireParametrii de acoperire OSP sunt ajustați pentru a asigura o grosime uniformă a peliculei; Optimizați procesul ENIG de nichel-aur pentru a elimina discurile negre; consolidați controlul galvanizării pentru a evita scurgerile și exfolierea;

  2. Îmbunătățirea controlului poluăriiÎmbunătățiți procesul de curățare pentru a reduce reziduurile ionice; Efectuați o funcționare antistatică și fără praf și nu atingeți padul cu mâinile goale; optimizați procesul de aplicare a măștii de lipire pentru a preveni revărsarea cernelii;

  3. Îmbunătățirea depozitării și transportuluiAmbalare strictă în vid, creșterea desicantului și a cardului de umiditate; Efectuarea gestionării FIFO și controlul ciclurilor de depozitare; Îmbunătățirea temperaturii și umidității de depozitare pentru a evita poluarea cu ioni de sulfură/clorură;

  4. Îmbunătățiri ale potrivirii proceselorTemperatura/timpul/preîncălzirea sudurii optimizate pentru a se potrivi tipurilor de tratament al suprafeței; Alegeți fluxul adaptat pentru a îmbunătăți activitatea și compatibilitatea;

  5. Control și actualizareCreșterea proporției inspecțiilor prin eșantionare a sudabilității în fabrică, creșterea testelor de îmbătrânire pentru produsele cheie; stabilirea unui sistem de reinspecție pentru materialele primite și testarea obligatorie a plăcilor restante.

 
Scopul final al analizei defecțiunilor este pentru a preveni recurența, nu o soluție unică. Întreprinderile ar trebui să stabilească un proces standardizat de analiză a defecțiunilor, să instruiască analiști profesioniști și să combine testarea lipibilității cu testarea instrumentelor pentru a forma o buclă închisă de colectare, analiză și poziționare a defectelor, verificare a îmbunătățirilor și control modernizat.
Obțineți cel mai recent preț? Vom răspunde cât mai curând posibil (în maxim 12 ore)
This field is required
This field is required
Required and valid email address
This field is required
This field is required
For a better browsing experience, we recommend that you use Chrome, Firefox, Safari and Edge browsers.