一位SMT工程师面试问答的工艺问题，一起分享讨论-质量杂谈-QPDCA质量论坛

发表于 2013-1-24 10:29:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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看见了这么有深度的SMT知识，特别手痒，最后忍不住连夜把它答了，一起分享学习。

1) 锡膏的特性？
2) 锡膏元件的焊接过程？
3) 如何优化工艺参数？如Profile曲线的优化？
4) 锡膏、工艺参数、机器设备对印刷锡膏的影响？怎么去改善？
5) Profile DOE的制作？贴片机的CPK的制作？
6) SPI如何证明系统是Ok可信的，是否数据准确？
7) 来料不良的验证，元件引脚的镀层？来料不良样本抽取多少？
8) IMC的形成机理？IMC的厚薄对焊接有什么影响？IMC层一般多厚，范围是多少？
9) 钢网开刻主要依据是什么？面积比和宽厚比分别是多少？
10) Udfiller胶量怎么去控制？胶量怎么去计算？计算公式是什么？
11) DFM中单板怎么去评估？如有一双面板元件较多，只能设计为双面板，且第二面元件较多，另增加一元件只能放在第一面，问此元件能否设计在第一面？依据是什么？
12) 单板工艺中DFM的要素？
13) IMC层分析？主要分析IMC层中什么？
14) 切片实验？
15) 锡膏的评估怎么去做？
16) 元件过两次回流炉时第一面元件为什么会掉？有没有相应的计算公式证明元件不会掉件？

答：1、锡膏的特性？
粘性、流动性、触变性，熔点常用有铅183 无铅217 等等。
2、锡膏元件的焊接过程？
   可分为4个阶段：升温、恒温、回流、冷却
   升温：印刷贴片好的PCB进入回流焊，从室温缓慢升温，升温速度控制在1-3℃/S。
   恒温：通过保持稳定的温度使锡膏中的助焊剂发挥作用并适量挥发。
   回流：此时温度升到最高，锡膏液化，PCB焊盘和零件焊端之间形成合金，完成焊
            接，时间在60S左右，依锡膏来确定。
   冷却：对焊接好的板降温，降温速度控制的好可取得漂亮的焊点，例ROHS 6-7℃/S。

3、如何优化工艺参数？如Profile曲线的优化？
   一般要经过预设、测量、调整三个步骤来取得最佳参数。
以炉温曲线为例，要先依据锡膏的种类、PCB厚度等预设出回流焊的走速和各温
区温度，然后用炉温测试仪对PCB板的实际温度曲线进行测量，再参考以往经验和
锡膏焊接的常规过程要求进行分析，对预设的温度和走速进行反复调整和重复验证，
进而取得最适宜的曲线文件。

4、锡膏、工艺参数、机器设备对印刷锡膏的影响？怎么去改善？
首先锡膏可能因其成份配比、颗粒大小或使用不规范出现的成型性、触变性、流动性
等等特性的不良，进而造成的印刷时出现坍塌、短路、少锡等状况。
工艺参数如印刷压力、刮刀速度、刮刀角度等会造成锡量不够、拉尖、成型不规则或
锡膏过后连锡等等不良。
硬件则主要在刮刀硬度、钢网张力、开孔大小、开口形状、表面粗糙度、钢网厚度及
印刷机对PCB的支撑和固定等造成印刷不良，总之决定锡膏印刷品质的因素很多。
实际生产中就根据实际问题，分析出真正造成的不良的原因进而调解到最佳。

5、 Profile DOE的制作？贴片机的CPK的制作？
DOE <Design of Experiment>：实验设计。一种安排实验和分析实验数据的统计方法。
Profile DOE 的制作可按以下几步完成：
   1、依据公司的《回流焊作业指导书》选定出测试的指标：如设定的走速、各温区设
      定温度等。
   2、参考分析实验重点，定出板上最合适的测试位置为实验位置。
   3、预期（以历史经验为参考）该实验位置会出现的结果（如桥接、虚焊等状况），列
      表等待统计。
   4、准备完成后重复进行几组实验、统计结果，分析结果，判定出最佳参数。
   5、验证最后Profile，做好总结报告，完成。
贴片机的CPK即是贴片机的精度\制程能力的指标。有公式可计算，但现在都有用软
件自动计算（如Minitab)。
设备CPK制作可做实验设计：对设备做精度校正，用标准治具进行多次不同头、不同
位置、不同角度的贴装测试，再测量出位置偏差，将得到的多组数据对比的偏移量输
入CPK计算软件，得出CPK值，一般标准CPK大于1时代表制程能力正常。

6、 SPI如何证明系统是Ok可信的，是否数据准确？
这题问的有点不清楚。SPI三个了解：有一个SPI体系（软件过程改进）、一个美国
整体解决方案销售的公司、一个SPI设备。前面两个不是很了解，只知道SPI设备
是测试锡膏印刷的一种设备，通过三元色照明，配合红激光扫描，密集取样来获取
物体的表面形状。然后自动识别和分析锡膏区域，并计算高度、面积、体积等。我
最喜欢它自动学板的能力，自动生成坐标导出EXCEL文件。哈，或许问题的SPI根
本不是我知道的。。

7、来料不良的验证，元件引脚的镀层？来料不良样本抽取多少？
来料不良需有IQC依据相关标准文件如工程承认样品或IPC通用标准或协商的标准
等，进行抽验；数量可按GB/T2828来订抽样数量，再按AQL允收标准判定批料的
合格与否。元件引脚的镀层一般是纯锡、锡铋或锡铜合金，只有很薄几微米厚。
片式元件的端头结构为：内部钯银电极、中间镍阻挡层、外部镀铅锡层。

8、 IMC的形成机理？IMC的厚薄对焊接有什么影响？IMC层一般多厚，范围是多少？
IMC（Intermetallic compound) 介面合金共化物
在焊接时金属原子发生迁移、渗入、扩散、结合等动作而行成。是一层薄薄的类似
合金的共化物，可写分子式，如铜锡之间：良性Cu6Sn5 、恶性Cu3Sn等。
有正常焊接就会有IMC层出现，而IMC层会老化增厚，直至遇到阻绝层才会停止。
其本身会造成焊接脆化、再上锡困难等。一般厚度为2-5μm。

9、钢网开刻主要依据是什么？面积比和宽厚比分别是多少？
开钢网主要依据PCB 的Gerber文件或者PCB实物。开钢网的宽厚和面积经长期的
实践和经验累积基本已固定，焊盘特大时要中间架网格以保障张力。
宽厚比和面积比是开钢网的大的基本要求：
面积比=开口面积÷孔壁面积一般要大于0.66（ROHS 0.71）
宽厚比=开口宽度÷模板厚度一般要大于1.5 (ROHS 1.6 )

10、 Udfiller胶量怎么去控制？胶量怎么去计算？计算公式是什么？
Udfiller讲的是底部充胶吧，为确保芯片组装的长期可靠性。
控制胶的使用量可以用称重法：取20块板做样本，称量计算其附胶前和附胶后的
重量差，再计算出每板的用胶量。公式可为：
（样本附胶后重量G2 - 样本附胶前重量G1）÷样本数量N＝单片用胶量G
也可以自己想各种方法：（胶瓶内使用前的重量 - 使用后的重量）÷生产数量，也
可以计算出来单板用量，而且制程损耗都能算在内了。

11、 DFM中单板怎么去评估？如有一双面板元件较多，只能设计为双面板，且第二面
元件较多，另增加一元件只能放在第一面，问此元件能否设计在第一面？依据是什么？
   DFM（可制造性设计）可从以下几个方面的设计规范性上评估一块板：
      MARK点、定位孔、各元件布局、元件\焊盘的距离以及通孔的设计等。
   ？第二问的重点没理解清，理论上讲该元件是可以放的，只要注意功能的对称合理性，
      如它是左右声道功能上面的一颗元件，则左声道跑电源区拉一条线路总不好。另外，
      注意如果该元件是插装元件则要考虑生产工艺的合理性（参考下题几点）等。

12、单板工艺中DFM的要素？
生产工艺在DFM设计时注意：
   1、尽量采用回流焊的方式，因其具有热冲击小、焊接缺陷少、焊接可靠性高的优点。
   2、若一定有插装元件，那么尽量设计和贴片元件在同一面，这样可先回流贴片元件，
      再过波峰焊，工艺流程难度小。
   3、当元件多，必须双面时，若没有或有少量插装元件则可选择双面回流后，再后焊
      插装件。
   4、当双面板又有大量插装件时，可尽量减少第二面贴片零件；采用第一面回流后另
      一面红胶固化贴片件再插件过波峰的工艺流程。
   5、尽量不要选择两面都要插件，若必须有，可选少的一面后焊。

13、 IMC层分析？主要分析IMC层中什么？(和第8题不是类似)
   IMC层分析是对大量的切片实验得到的IMC层高倍放大的图像进行解析，分析其成
份，厚度，其特性，各级层次，良性恶性比例，随时间和温度变化的生成速度，还
有其对产品焊接可靠性的影响等。

14、切片实验？
   切片实验的作用主要是能清晰准确的分析焊点的成份、可靠性；PCB的材质、通孔
   的金属层等存在的根源问题以做改进的依据。其步骤可分为:
   1、标记将需要验证的目标用油笔等标记好。
   2、裁样将整大块的板裁剪，保留以标记部分为中心的适当小块样品。
   3、封胶用树脂类透明固定胶类将样品灌注慢封好并固化。
   4、磨片将封好的样品用打磨机从粗到细的磨到标记位置的中心。
   5、抛光清除磨痕。
   6、微蚀用配好的氨水或双氧水微蚀抛光面2-3S，以使金属各层面更清晰。
   7、摄像用高倍金相显微镜观察并拍照取证分析。

15、锡膏的评估怎么去做？
   首先从其材料上，合金类型，颗粒大小等评估；
其次其特性，触变性、粘性、成型好坏、坍塌情况等可印刷性上评估；
还有观察焊点光洁度，产生桥接假焊的状况和爬锡湿润的状况上，以及焊点上
有无气泡，焊盘附近有无锡珠、助焊剂残留等焊接性上评估；
最后还有焊接可靠性，推拉力测试，IMC层厚度，铜板腐蚀性等方面评估。

16、元件过两次回流炉时第一面元件为什么会掉？有没有相应的计算公式证明元件不
会掉件？
   正常情况下过第二面时第一面是不会掉件的，但可能会因为个别元器件过大过重等
出现个别掉件现象。
过第二次时，第一面的锡点已经是合金，其熔点比锡膏要高的，而且即使融化了锡
液的表面张力也可以承受一般元件的重量的，尤其炉子下温区还有向上的吹力。
计算公式为：允许承受零件重量 = 零件每脚面积 × 脚数 × 0.665因数
若温度足够熔融合金，零件重量又大于此允许重量就有可能掉。

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