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1、SMT&PCBA生产常见高应力风险原因分析及解决措施,应力产生原因,在PCBA组装过程中,相当多的作业过程中元件会因为动态应力,拉力以及温度变化产生零件破坏,积层陶瓷电容对此方面的抵抗尤为较差 导致零件破坏(比如Crack)有两种: 一) 机械应力 二) 热应力 机械应力 主要来自于基板裂片、基板弯曲以及元件受到碰撞等等,其失效模式大 部分表现在元件端部、呈斜角现象之裂痕 热应力 主要来自于冷热冲击,而此效应大部份来自于维修、以高温烙铁碰触陶 瓷本体或焊锡炉中之温度急剧变化,在瞬间之温差(T)变化下,即会使 元件产生裂痕,PCBA制造流程产生应力高站位因应,应力高风险站位,应力模式,元件成型
2、成型后零件cross section无Crack,缓冲模具成型受力模拟,动刀,F2,受力点为引线、本体连接处和pin脚折弯处,加装缓冲模,F1,电解电容,平均拉力1.0kgf(Max:1.2kgf,Min0.7kgf),PCBA制造流程产生应力高站位因应,元件成型: 零件容值无影响,Average=423.6F,=2.21,UCL=430F,LCL=417F 成型前的容值均在规格范围,Average=421.7F, =2.22,UCL=428F ,LCL=415F 成型后的容值均在规格范围内,成型后,成型前,PCBA制造流程产生应力高站位因应,元件置放作业,关键控制因素: PCB 支撑平稳度
3、零件库参数设定标准化,破坏模式,PCBA制造流程产生应力高站位因应,Reflow 焊接,瞬间之温差(T)变化大,热应力破坏模式,在急冷急热之温度变化下,元件之温升(T)变化过大,即会造成元件产生裂痕.而该裂痕之模式常容易出现U 型或指甲型之大型裂缝,且均自外部裂致元件内部.在陶瓷电容上容易发生,PCBA制造流程产生应力高站位因应,Reflow 焊接,因此,Reflow 焊接过程中升/降温斜率为重要控制参数,依据IPC/JEDECJ-STD-020C推荐如下:,升降温斜率6/Second max,PCBA制造流程产生应力高站位因应,Reflow 焊接,在实际焊接过程中,考虑到来料元件之变异,以及
4、为了确保零件免遭热应力造成零件破坏,特定义升降温之斜率为 3/Second max,因此,Reflow 焊接过程中热应力造成之潜在风险可避免,PCBA制造流程产生应力高站位因应,ICT 测试,关键控制因素: 治具设计防止干涉零件 PCB 板弯测试过程中,因PCB板弯产生之机械应力易导致零件破坏,因板弯产生之典型破坏模式,零件受力分析,PCBA制造流程产生应力高站位因应,ICT 测试 PCB 板弯:零件抗板弯测试,1) PCB变形量限制板弯小于或等于7/10002) 一般针对PCB板厚小于1.2mm之产品使用载具过Reflow,PCBA制造流程产生应力高站位因应,ICT 测试 PCB 板弯:零件
5、设计面,Bending,Twist,产品(长条形产品)上易Crack 之零件置放方向应垂直长边,但距裂片边2 mm 内之元件置放方向应平行长边,PCBA制造流程产生应力高站位因应,裂片,机械应力破坏模式,关键控制因素: 零件Layout方式 裂片刀之管理,PCBA制造流程产生应力高站位因应,裂片 零件Layout方式: V-cut 距离零件或PAD 边缘至少0.5mm 距V-cut 5mm内之06032210 电容电感等易crack 零件应垂直V-cut 并在板边捞孔,若无法垂直V-cut,应加大捞孔范围并进行Strain gage,PCBA制造流程产生应力高站位因应,裂片 零件Layout方
6、式: Strain gage验证,low risk规格:应变量小于在 599,PCBA制造流程产生应力高站位因应,裂片 裂片刀之管理: 刀片更换频率: 1) 刀片有缺口 2) 上下刀片每使用四个月更换 注:供应商提供刀片使用寿命为10万 公尺,按照产能换算为4.16月 上下刀间距与平行度管控 上下刀间距: 0.03mm 0.076mm 上下刀平行度: 小于0.1mm,PCBA制造流程产生应力高站位因应,W/S 焊接,指甲型Crack,U型 Crack,PCBA制造流程产生应力高站位因应,手焊 手焊作业过程中,因烙铁使用不当零件 温度变化(T)大产生热应力导致零件 Crack,热应力破坏模式,关键控制因素: 烙铁温度 焊接时间,PCBA制造流程产生应力高站位因应,手焊: 烙铁温度DOE验证 焊接时间DOE验证,实验设计:,PCBA制造流程产生应力高站位因应,手焊: 烙铁温度DOE验证 焊接时间DOE验证,温度及时间为显著影响因子,PCBA制造流程产生应力高站位因应,手焊: 烙铁温度DOE验证 焊接时间DOE验证,PCB Surface Finish: Immersion Tin OSP Immersion Gold焊接时间: 3 sec 1 sec 5 sec焊接温度: 380 400 360 ,PCBA制造流程产生应力高站位因应,感谢您的聆听！,
