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SMT工艺质量控制
摘要 ： 1 工艺质量基础概念 ；2 工艺质量评价 ；3 工艺质量控制体系 ；4  SMT关键过程点控制要素 ；5 基础能力建设——识别、预防和纠正。

1.  工艺质量控制基础概念

1.1  什么是工艺质量？

SMT工艺质量，指SMT组装工艺管理和控制水平。通常见焊接直通率、焊点不良率来衡量。这两个指标反应是工艺 “本身”质量,它关注是“焊点”及其组装可靠性。它不全等同于“制造质量”概念，不包含器件本身质量问题（关键指性能）

高工艺质量：

意味着高焊点质量；

意味着高生产效率；

1.2  什么是工艺质量控制？

工艺质量控制，就是要对影响SMT工艺质量全部原因进行有效管理和控制，使SMT焊接缺点率处于可接收水平和稳定状态。

没有稳定工艺质量，不可能有稳定制造质量，也不可能有高生产效率。

工艺质量控制目标：

建立稳定工艺！

1.3 工艺质量控制体系

现代工艺质量控制体系建立，基于“零缺点”和“第一次把事情做好”标准，强调“预防”为主做法。同时，伴随SMD越来越小，PCBA组装密度越来越高，先前经过维修处理不合格产品做法越来越不可行。在这么情况下，很多企业对怎样提升焊接一次合格率进行了广泛探索，逐步形成了一套控制体系——重视PCBA可制造性设计、严格对物料工艺质量控制、进行正确工艺试制、实施规范化SMT工序管理、利用AOI（自动光学检验）和计算机技术进行实时工艺监控等，我们把这些行之有效“做法”，称之为工艺质量控制体系。

2.  工艺质量评价

1)  直通率

直通率，也称首次经过率（First Time

Yield），指在某个时间段首次经过生产线PCBA合格率，用百分比表示。

YFT=（经过检验PCBA数/检验PCBA总数）×100

直通率是以测试结果进行统计一个指标，反应了来料、工艺综合质量。它是一个以时间段为单位、以不合格产品为缺点单位统计一个数据。

需要注意是在同一工艺条件下，不一样密度和大下板其直通率相差很大。也就是直通率和板上安装元件多少、封装工艺性有很大关系，元件越多，直通率越低。

2)  焊点不良率

焊点不良率，通常见百万焊点中不良焊点数表示，单位PPM。

PPM=（∑dt/∑Ot）×106

              ∑ds 为焊点缺点数

              ∑Ot 为总焊点数

焊点不良率，是针对不符合要求焊点进行统计一个指标，反应了SMT工艺结果质量。相对于组装DPMO而言，它不需要对印刷、贴片工序进行缺点统计和再流焊接后对焊点缺点原因进行甄别，比较简单，易于操作。但其次，它不能完全反应组装全过程各工序控制水平，不能从过程数据中提取到各工序DPMO数据，不利于过程改善。

3)  综合制造指标

综合制造指标，通常见制造过程每百万机会缺点数表示。依据IPC-7912定义了解，SMT组装DPMO能够用下式表示：

DPMO=[（∑ds+ ∑dp + ∑dt）/（∑Os+ ∑Op + ∑Ot）]×106

其中：

∑ds    为焊膏印刷缺点数（以印刷缺点板数计）

∑dp    为贴片缺点数（以贴装缺点元件数计）

∑dt    为焊点缺点数（以焊点缺点数计）

∑Os   为焊膏印刷缺点机会数（以印刷板数计）

∑Op   为贴片机会数（以贴装元件数计）

∑Ot    为焊点机会数（以焊点数计）

此计算公式，将SMT组装作为一个过程进行评价，数据处理比较烦琐，需要搜集SMT各工序工艺缺点数据，并根据不反复统计标准进行计算。

所谓不反复统计标准，就是假如属于印刷缺点，不计入贴片、焊接缺点，假如属于贴片缺点，不计入焊接缺点。DPMO能够真实地反应工艺控制水平。

3.  工艺质量控制体系组成

4.  SMT工序控制

5.  工序控制基础

5.1  焊膏印刷

1) 关键性认识

调查发觉焊接缺点类型分布是：焊点开路占46%；短路占22%；其次是焊料不足占17%；其它缺点类型依次是对准不良、脱焊、焊料过多等，这些缺点类型约占全部缺点类型15%左右。

2) 基础认识

（1）钢网厚度选择首先取决于“脱模性”。

（2）印刷厚度总会比钢网厚（焊粉直径、绿油、间隙、脱模是否拉尖），通常为钢网厚度120~150%,甚至到200%，这和测试方法相关。

（3）刮刀移动速度、角度及压力和PCB脱网速度，是一组关键参数，严重影响印刷质量。

5.2 贴片

1) 注意点

(1)  贴片精度检测和调试

(2) 飞片率控制， 通常原因：

片容、片阻表面不平；吸嘴真空开闭时机不对；静电；喂料器问题；吸嘴磨损；通常要求3/1000内。

(3) 要控制吸嘴压力，尤其是大尺寸片容，很轻易开裂；

(4) 静电敏感器件贴装，要注意次序，一定要在最终装，吸收、贴片动作需严防静电，可采取离子风吹。

2) 贴片精度

设备精度≠贴片精度

贴片精度和机器定位精度、元件定心精度等相关。设备验收最好用一盘料带密集实贴后用测量放大镜测量。

       一个创新性见解——以焊膏印刷图形中心为贴片中心

松下APC技术(Advanced Process Control)

3) 0201贴装

5.3 再流焊接

1) 工艺曲线设置基础

1 了解温度曲线深刻含义，了解通常参数设置范围。

2 搜集再流焊接经验数据，建立基础工艺数据库。

3  焊接工艺质量判定 ：

焊点起始处润湿情况；

焊料和被焊金属间是否形成合金层（IMC）；

元件、PCB有没有热损伤（表观和测试）。

关键器件焊接结果——BGA、QFN、Chip C(经过可靠性测试结果了解)

4 热风加热方法优于红外加热，能够实现温度高精度控制。

2) 良好焊点标志—金属间化合物(IMC)

6.   新产品导入

作者介绍

贾忠中

1985年毕业于东南大学机械系。1985年至1998年在信息产业部第二研究所从事SMT设备及工艺研究、开发等工作；SMT设备多项获部组结果奖，发表论文多篇。

  1998年至今在中兴通讯企业历任工艺部长。