Лучшие практики контроля паяльной пасты (SPI) при сборке печатных плат

Когда кулер или шкаф для напитков умирает в полевых условиях, конечный пользователь видит только “холодильник сломан”. Но мы-то с вами знаем: часто за красивыми металлическими, стеклянными и проволочными полками скрывается крошечная проблема с пайкой печатной платы.

Именно поэтому твердые Контроль паяльной пасты (SPI) это не “приятно иметь”. Это основа выживания для вашей линии SMT, а также для брендов, продающих такие вещи, как компоненты торговых витрин или Держатель для напитков против опрокидывания проволочная стойка системы вместе с интеллектуальными контроллерами от таких партнеров, как ЦЯО.

Почему контроль паяльной пасты (SPI) важен при сборке печатных плат

Большинство инженеров-технологов скажут вам горькую правду:

Более половины дефектов SMT происходит из-за печать на паяльной пасте шаг.

Если вы проверяете только после распайки, вы уже проиграли. Вы выбросили детали, время и мощность линии на плату, которая была “обречена” еще в принтере.

Лучшая практика 1: Ставьте SPI сразу после печати, перед размещением.

• Относитесь к SPI как к качественные ворота для печати.
• Платы 100% при массовом производстве проходят через SPI.
• Плохая паста → плата отправляется на допечатку или доработку, а не в очередь на подбор и размещение.

Реальная сцена:

Вы собираете платы управления для мерчандайзера со стеклянной дверью. Если паста на силовой микросхеме QFN низкого качества и никто этого не заметил, плата может выйти из строя в супермаркете в три часа ночи. Компрессор останавливается, напитки становятся теплыми, все злятся. Все началось с принтера.

3D-инспекция паяльной пасты (SPI) в сравнении с 2D-инспекцией

Старые линии до сих пор используют 2D SPI или даже только ручной микроскоп. Это работает... пока не перестает.

• 2D SPI Проверяет форму и площадь с помощью камеры.
• 3D SPI меры высота и объем с помощью структурированного света или лазера.

Почему 3D - это стандарт для серьезных SMT-линий:

• Он обнаруживает объём пасты, а не просто “он выглядит достаточно большим”.
• Это “блинная паста” - большая площадь, но очень маленькая высота.
• Он может лучше улавливать мосты и недостаточное количество пасты на колодках с мелким шагом.

При сборке NPI или при наращивании новой платы для высокотехнологичного холодильного агрегата используйте 3D SPI для настройки процесса печати до получения стабильной “зеленой” карты. 2D все еще может помочь для простых и больших площадок, но не стоит полагаться только на него при печати 0,5 мм BGA или узких QFN.

Допуски на объем и высоту паяльной пасты в SPI

Нельзя сказать “хорошо” или “плохо” о печати пасты без цифр. Большинство команд EMS устанавливают целевые окна для объем и высота относительно дизайна.

Обычная отправная точка на многих фабриках:

• Объем пасты: 80-120% проектного объема
• Высота пасты: около толщины трафарета, с ±20% в качестве рабочей полосы

Затем они настраивают его по типу продукта.

Типичные окна параметров SPI при сборке печатной платы

Эти цифры не являются религией. Хорошие инженеры-технологи используют их в качестве начальный рецепт, Затем уточните реальные данные: Результаты AOI, рентгеновские снимки для BGA, результаты полевых испытаний.

Использование данных SPI для управления процессом в SMT-печати

Если вы используете SPI только для того, чтобы сказать “прошел/не прошел”, вы зря тратите деньги. Настоящая ценность заключается в следующем управление процессом.

Ежедневная рутина на современной линии может выглядеть следующим образом:

1. Контролируйте графики SPC для громкости пасты и смещения клавишных панелей.
2. Если вы видите смещение (например, объем медленно уменьшается с одной стороны), проверьте:
   • Давление и скорость движения щетки
   • Частота очистки трафаретов
   • Поддержка печатных плат (плохая оснастка приводит к расхождению пасты)
3. Используйте золотая доска и “золотая настройка принтера” в качестве эталона, чтобы операторы могли быстро вернуть линию в исходное состояние после переналадки.

Пример из работы контролера холодильника:

• Вы заметили тенденцию к увеличению объема пасты на релейных площадках.
• SPI отмечает его как желтый, но еще не как красный.
• Прежде чем появятся настоящие мостики припоя, вы остановитесь, очистите трафарет с нижней стороны, немного подкорректируете давление, и объем вернется к целевому значению.
• Никаких простоев в работе, никаких проблем с полем в холодильной камере с замороженными продуктами.

Руководства по SPI для компонентов с малым шагом BGA и QFN

Мелкий шаг - это то место, где SPI действительно зарабатывает свои деньги. Для 0,5 мм BGA, QFN с большой термопрокладкой и небольших логических микросхем многие фабрики используют плотные окна:

• Объем: может быть 85-115% вместо 80-120%.
• Смещение: ближе к 25% или меньше ширины площадки.

Дополнительные советы, которые покажут, что вы разбираетесь в этом ремесле:

• Используйте дизайн оконного стекла (сегмента) на больших термопрокладках, затем подтвердите распределение пасты с помощью 3D SPI.
• Увеличьте частоту очистки трафарета в этих зонах; скопление пасты там быстро убивает производительность.
• При сборке первой статьи просмотрите карты SPI по площадкам BGA, прежде чем доверять профилю.

Если вы поставляете компоненты торговых витрин или компоненты холодильной камеры с интеллектуальными контроллерами, разработанными совместно с QIAO, вы хотите, чтобы эти BGA были прочными. Одна скрытая пустота в драйвере компрессора может остановить целую линию мерчендайзеров в розничной сети.

Стандарты качества SPI и требования IPC-7527

Для серьезных клиентов (розничная торговля продуктами питания, фармацевтические холодильные камеры, сети супермаркетов) недостаточно просто “выглядит хорошо для меня”. Они ожидают, что вы будете ссылаться на такие отраслевые стандарты, как IPC-7527 для обеспечения качества печати паяльной пастой.

Лучшая практика здесь:

• Согласуйте правила приемки SPI с классами IPC-7527, которые соответствуют вашему рынку.
• Документируйте то, что есть приемлемый, ремонтируемый, и отклонить для:
  • покрытие подушечек
  • размазывание
  • проседание
  • наведение мостов
• Обучайте операторов с помощью реальных фотопримеров, а не только текста. Люди запоминают фотографии с реальных бортов.

Превращение данных SPI в реальные решения на заводе

Давайте будем реалистами: ни у кого в производстве нет времени на чисто академические вещи. SPI должен поддерживать время выполнения, производительность и темп роста NPI.

Вот как зрелые команды используют эти данные:

• Перед массовым забегом
  • Во время сборки NPI они соотносят данные SPI с данными AOI и рентгеновскими дефектами.
  • Если они видят, что 70-80% определенных дефектов пайки происходит из-за низкого содержания пасты на определенном типе площадок, они сужают окно объема там.
• Во время массового производства
  • Они останавливают линию только тогда, когда SPI пересекает установленные границы, а не из-за случайного шума.
  • Они регистрируют настройки принтера, смену трафаретов и чистку в той же системе, что и результаты SPI, поэтому инженеры могут видеть всю историю.

Этот образ мышления работает независимо от того, собираете ли вы печатные платы для промышленных морозильников, торговых автоматов или освещения витрин. Для такой компании, как QIAO, которая фокусируется на услуги по изготовлению проволочных стеллажей на заказ и компоненты торговых витрин, Поэтому выбор EMS-партнеров с сильным процессом SPI - это разумный контроль рисков. Ваши металлические детали сохраняют продукция стоя, их печатные платы обеспечивают их работу.