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预防或检测——实现零缺陷和零返工的最佳方式

电子组装行业已经非常成熟,高度自动化,并非常重视最佳实践。行业最关键的驱动因素是实现“零缺陷和零返工”的目标。这种生产规模受到正常商业需求和趋势的影响:更低的成本、更高的质量和更快的交货时间。当我们考虑环保影响时,“浪费”在最广泛的意义上就成为一个重要的问题。

典型SMT流程中,广泛接受一个观点,60-70%的组件缺陷是由于焊膏印刷部分造成的。随着密度的增加以及部件和轨道尺寸的减小,能否有能力控制和检测印刷流程已变得更为重要。

电路板在到达印刷机时,带有各类途径残留的污染物,会造成各种产品缺陷。一些缺陷是由于残留物直接诱发的,另一些则由残留物堵塞印刷模板造成的。最常见的回流后缺陷是开路和干焊点,这些缺陷都与在印刷过程中,焊膏体积的减少有关。

造成焊膏短缺的一个关键原因是,在没有完善控制的流程中,模板堵塞而减小了孔的有效面积,从而造成沉积的焊膏量的减少。焊膏量的短缺导致产品缺陷,通常会发生在一块接一块的板上,直至堵塞清除,或者最终检测阶段,发现焊膏量的不足,导致停止生产。残留在电路板上的污染颗粒是模板堵塞的主要原因,在印刷之前立即清洁板材,能够大大降低模板被堵塞的可能性,并且还可以降低对模板擦拭的频率。

SMT焊膏印刷检测设备技术已经相当完善,使用数据帮助优化印刷流程。3D SPI着重于沉积的焊膏的体积和位置,并且可以明显减少因缺陷导致回流的印刷数量和变化。使用3D SPI检测分析印刷问题是返工流程,例如如果电路板出现了问题,流水线必须停止,电路板需要被取出,焊膏需要被清除,之后才能在使用电路板再生产。

即便3D SPI可以检测出造成缺陷的问题,但无法清除它们。3D SPI的成功在很大程度上依赖于能否在印刷流程中优化焊膏量和其位置。这也表明它无法控制缺陷,也无法清除由印刷前裸板上的异物污染所引起的产品缺陷。因此,虽然优化的印刷过程可确保出色的印刷质量,但无法克服由于污染引起的随机缺陷。同样,如果没有优化的处理,即便完全清洁的单板也不能产生无错误的印刷。在寻求零缺陷和零返工时,需要同时优化基板清洁过程和焊膏印刷过程。

在线清洁系统需要能完成清洁粒径为0.1μm至500μm范围各类的微颗粒。清洁系统同时必符合A N S I / E S DS20.20-2014等静电控制要求的标准,且必须不会损坏电路板或上面的元件,也不会在板材上添加任何其它物质。组装元件逐步微型化,可能导致缺陷的污染物的尺寸也在减小。例如空气刀或者真空清洁的清洁系统,都需依赖于空气的流动,因会产生“边界层”效应而无法清除这些微小的颗粒污染物,但接触式清洁可以清除细微到纳米级的微颗粒。现今此系统更拥有焊印前的双面清洁系统,同时,就高产量应用,如手机组装,多线接触式清洁也可选择。

接触式清洁已是电子装配行业的主要清洁方法,如果同时进行可靠的评估,实施良好的在线接触式清洁可以很好地帮助达成零缺陷的目标。下图显示,引入Teknek接触式清洁机后,3D SPI检测出的缺陷值大幅度减少。

其另一优点是,被捕捉到的板材残留污染物,被清洁并转移到粘尘纸上,可以有效地分析污染物的来源,从而提高基础板材的清洁度。

接触式清洁的关键因素包括:

● 弹性清洁胶辊的表面电阻率约为1 x108 欧姆;

● 弹性清洁胶辊的施压压力较低-小于2N/cm2;

● 无硅清洁胶辊和粘尘纸;

● 精确的速度控制,以免划伤电路板;

● 静电监测,以确保电路板清洁出口<100 伏。

电路板的清洁通常被视为没有必要的工序,而在某些行业,电路板清洁步骤纯粹是为了满足客户的审核要求。然而,投资在可以消除缺陷的在线电路板清洁设备上,这较少的投资与3D SPI等设备成本的相比,是极小的部分。努力达成“零缺陷和零返工”的目标,提供高价值的产品,同时减少缺陷,避免浪费,增加利润,具有极高的商业利益。

通过结合在线电路板清洁,加以最先进的检验,完美的流程控制,零缺陷,零返工的目标将变得指日可待。

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