عيوب عملية التجميع السطحي الشائعة وحلولها: دليل شامل لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة بشكل موثوق

لماذا يُعد التحكم في عيوب عملية التجميع السطحي أمرًا بالغ الأهمية؟
تتطلب تقنية التجميع السطحي (SMT) دقة متناهية تصل إلى مستوى الميكرون في ترسيب المعجون، ووضع المكونات، وإدارة الحرارة. قد تؤدي الاختلافات في تصميم القالب، أو حجم معجون اللحام، أو خصائص إعادة التدفق إلى ظهور عيوب تُؤثر سلبًا على موثوقية المنتج، لا سيما في التصاميم عالية الكثافة، أو عالية السرعة، أو متعددة الطبقات. في تطبيقات الفضاء، والسيارات، والطب، والاتصالات، قد تتسبب عيوب SMT غير المكتشفة في أعطال كارثية في الميدان. يُفصّل هذا الدليل عيوب SMT الشائعة، وأسبابها الجذرية، والحلول الهندسية المُقترحة.

1. ظاهرة القفز من على النصب التذكارية (تأثير مانهاتن)

تعريف: يرتفع مكون رقاقة (على سبيل المثال، 0201/0402) عموديًا أثناء عملية إعادة التدفق، وينفصل عن إحدى نقاط التوصيل.

الأسباب التقنية:

• ·حجم معجون اللحام غير المتوازن بين نقاط التلامس المزدوجة
• ·الكتلة الحرارية غير المتماثلة (على سبيل المثال، عرض المسارات غير المتساوي أو صب النحاس)
• ·معدل زيادة تدفق إعادة التدفق المفرط (>2 درجة مئوية/ثانية)
• ·تصميم فتحة الاستنسل غير الأمثل
• ·هندسة الوسادة تخالف قواعد التناظر IPC-7351

حلول هندسية:

• ·صمم وسادات/مسارات متناظرة لكل IPC-7351B إرشادات
• ·قم بمطابقة أحجام/أحجام فتحات الاستنسل مع نهايات المكونات.
• ·حدد معدل زيادة التدفق لـ 1-2 درجة مئوية/ثانية
• ·قم بتطبيق طباعة الفتحة (للعناصر السلبية ≤01005)
• ·تجنب وضع المكونات بالقرب من أسطح نحاسية كبيرة

2. التوصيل باللحام

تعريف: وصلة لحام غير مقصودة بين الموصلات/الوسادات المتجاورة.

الأسباب التقنية:

• ·فتحات الاستنسل كبيرة الحجم أو حجم المعجون الزائد
• ·حاجز قناع اللحام غير كافٍ (
• ·ضعف في انفصال المعجون (على سبيل المثال، نسبة أبعاد الاستنسل غير كافية)
• ·عدم المحاذاة أثناء طباعة الاستنسل

حلول هندسية:

• ·قم بتطبيق عمليات تقليل الفتحة (على سبيل المثال، "عظمة الكلب" لـ QFPs، و"اللوحة الرئيسية" لـ BGAs)
• ·تحسين نسبة أبعاد فتحة العدسة (≥1.5) ونسبة المساحة (≥0.66)
• ·حدد عرض حاجز قناع اللحام ≥ 0.025 مم للتصاميم ذات المسافة الدقيقة
• ·انشر فحص معجون اللحام ثلاثي الأبعاد (SPI)
• ·تطبيق بروتوكولات تنظيف الاستنسل

3. عدم كفاية اللحام (عدم التبلل/وصلات مفتوحة)

تعريف: رابطة معدنية غير مكتملة بسبب عدم كفاية اللحام.

الأسباب التقنية:

• ·حجم المعجون غير كافٍ
• ·ملف إعادة تدفق غير مثالي (درجة حرارة ذروة منخفضة أو TAL)
• ·أكسدة الوسادة/المكونات
• ·تجفيف المعجون أثناء التعرض المطول

حلول هندسية:

• ·تحسين عملية إعادة التدفق: ذروة 240-245 درجة مئوية، 60-90 ثانية TAL
• ·يستخدم معجون من النوع 4/5
• ·حدد تشطيبات مفردة/مفردة
• ·التحكم في بيئة الطباعة: 25±3 درجة مئوية، 40-60% رطوبة نسبية

4. انزياح/عدم محاذاة المكونات

تعريف: إزاحة المكونات أثناء عملية إعادة التدفق.

الأسباب التقنية:

• ·لزوجة المعجون غير كافية
• ·مشاكل اهتزاز/حمل حراري في السيور الناقلة
• ·قوة الفوهة/ارتفاع المحور Z غير صحيح
• ·تشوه لوحات الدوائر المطبوعة بالقرب من تانجونج

حلول هندسية:

• ·قوة التصاق المعجون > 500 جم/مم²
• ·معايرة نظام الالتقاط والوضع: دقة ≤30 ميكرومتر، قوة 0.2–0.5 نيوتن
• ·التحكم في سرعة المروحة واهتزاز الناقل
• ·يستخدم FR-4 Tg170+ أو دعامة التثبيت

5. فراغات وصلات اللحام

تعريف: يؤدي انحباس الغاز إلى تكوين تجاويف في المفاصل.

المناطق عالية الخطورة: وسادات حرارية QFN، كرات BGA، فتحات تيار عالي.

الأسباب التقنية:

• ·احتجاز سريع للمواد المتطايرة ذات التدفق المتصاعد
• ·الرطوبة في مكونات MSL 2a+ غير المخبوزة
• ·عبر الوسادة بدون تعبئة/تغطية
• ·سلوك ترطيب ضعيف

حلول هندسية:

• ·معدل الانحدار: 1.0–1.5 درجة مئوية/ثانية
• ·اخبز مسبقًا لكل J-STD-033
• ·فتحات مملوءة/مغلقة
• ·استخدم إعادة التدفق بالتفريغ أو معجونًا منخفض التصريف

6. وضع الرأس في الوسادة (HIP)

تعريف: تم وضع معجون على نقاط التلامس الكروية لـ BGA لكنها فشلت في الاندماج.

الأسباب التقنية:

• ·عدم تطابق التشويه
• ·كرات لحام مؤكسدة
• ·طول قصير جدًا

حلول هندسية:

• ·خبز بي جي إيه: 125 درجة مئوية / 12-24 ساعة
• ·استخدم مادة صهر ذات نشاط ≥ 0.2%
• ·قم بتمديد TAL إلى أكثر من 90 ثانية، وتحقق من ذلك بالأشعة السينية.
• ·تحسين بنية الطبقات للتحكم في التشوه

7. تناثر كرات اللحام

تعريف: كرات اللحام الدقيقة (

الأسباب التقنية:

• ·زيادة سريعة في درجة الحرارة (>3 درجة مئوية/ثانية)
• ·سبيكة غير متجانسة: معجون التدفق
• ·تلوث الفوط الصحية
• ·ضعف التصاق قناع اللحام

حلول هندسية:

• ·معجون لا يحتاج إلى تنظيف، مصنوع من راتنجات ثابتة
• ·معدل التسخين المسبق: 1.0-1.5 درجة مئوية/ثانية إلى 150-180 درجة مئوية
• ·تطبيق التنظيف بالبلازما
• ·حدد قناع اللحام بجهد تيار الحث > 175 فولت

8. رفع/انفصال الوسادة

تعريف: انفصال الوسادة عن قاعدة لوحة الدوائر المطبوعة.

الأسباب التقنية:

• ·دورات إعادة العمل المفرطة
• ·مادة ذات معامل تمدد حراري منخفض على المحور z أو مادة ذات درجة حرارة انتقال زجاجي منخفضة
• ·امتصاص الرطوبة

حلول هندسية:

• ·الحد الأقصى لدورتين حراريتين لكل وسادة
• ·استخدم أدوات إعادة العمل التي يتم التحكم فيها بواسطة المزدوجات الحرارية
• ·خبز لوحات الدوائر المطبوعة: 125 درجة مئوية / 4-8 ساعات (IPC-1601)
• ·استخدم الرقائق: درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg) > 170 درجة مئوية، درجة حرارة التفكك (Td) > 340 درجة مئوية

الوقاية المنهجية من عيوب تقنية التجميع السطحي

• ·DFM: فحص نمط الأرض IPC-2581، IPC-7351B
• ·تقتيش: SPI المضمن ← AOI ← AXI، معايرة فرن KIC
• ·مادة: اختبار أخصائيي النطق واللغة وفقًا لمعيار IPC-J-STD-033
• ·تمرين: شهادة IPC-A-610H، IPC-7711/7721

حقق نتائج مثالية في تقنية التجميع السطحي (SMT) مع متعة كاملة وغنية

يتطلب تصنيع تقنية التجميع السطحي الموثوقة إتقان التفاعلات بين المواد والعمليات والتصميم. فرحة غامرةنقدم لوحات الدوائر المطبوعة ذات الأهمية البالغة من خلال:

• ·التصميم الأمثل للتصنيع: التغذية الراجعة الفورية مع Valor NPI
• ·الفحص المتقدم: التصوير ثلاثي الأبعاد بتقنية SPI، والفحص البصري الآلي المدعوم بالذكاء الاصطناعي، والأشعة السينية 5 ميكرومتر
• ·تجميع عالي الموثوقية: μBGA (0.2 مم)، نسبة إفراغ QFN
• ·إمكانية التتبع: تسجيل الأنساب على مستوى المكونات

اتصل بنا للحصول على مراجعة مجانية للتصميم من أجل التصنيع (DFM) ومراجعة لعملية إدارة سلسلة التوريد (SMT).