电子组装中焊膏的选择策略

作为一家焊锡生产商的技术支持工程师，我喜欢开玩笑说，没有人打电话问简单的问题。从当前和未来的客户那里收到的一个常见问题是，“我如何测试和评估新的焊锡膏？”

虽然这看起来应该是一个简单明了的问题，但这离事实不远。评估方法对于一个打算采用新焊膏的装配工来说至关重要，因为最终的决定将在未来几年影响工厂的运营。但是，根据几个因素，不同用户的最佳评估方法不同。更简单地说，对于如何评估锡膏的问题，可以给出的最佳答案也是大多数提问者希望听到的最后一个答案：“这取决于。”也许陈述答案的更好方法是，“什么对你很重要？”“

所以，如果每个人的最佳答案都不一样，那么如何开始制定测试计划呢？一个好的开始是了解将分配给评估的资源级别，这通常是组织规模的一个函数。如果评估是由一家有一条SMT生产线的小型制造商进行的，并且将由一名工程师单独进行，那么重点应仅限于该制造商焊膏产品性能的最重要因素。另一方面，如果评估是由大型多站点（甚至是跨国）制造商进行的，并且测试是由一个团队在主题专家的指导下进行的，那么测试计划应该包含所有可能的性能因素，并且范围非常广。更大的评估还可以使用定制或专用设计的测试车辆，并且可以在多个位置重复测试，在这些位置，较小的组织可能仅限于在生产计划中断期间对当前或原型产品设计进行测试。任何测试计划的深度和广度都将取决于有效利用的可用资源，而不是过度消耗，因此需要花费大量的时间来确定结果。

既然已经了解了测试计划的一般范围，那么下一步就是确定将要执行的测试的特定焦点。任何评估都应该调查两个关键领域：质量和可靠性。

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美国质量学会（ASQ）将质量定义为“产品的特性……取决于其满足规定或暗示需求的能力”。在这种情况下，重点是焊锡印刷和回流工艺的关键工艺输出变量（KPOV），用于确保产生的印刷电路的质量。板组件（PCBA）。这因产品功能和设计而异，因此这些关键因素因组装器而异。找到任何过程的KPOV的最佳位置是过程控制计划（如果存在）。这些因素是在当前过程中被控制或检验的因素，代表了使产品符合规格的努力。

最明显的KPOV来自焊膏检查（SPI）系统：打印量，通常被标准化为传输效率（实际打印量除以孔径理论体积，以百分比表示）。其他基于SPI的输出包括面积覆盖和高度，最好用作体积测量的补充。分析SPI数据作为每个孔的模板面积比的函数是很重要的，因为传输效率的分布将是面积比（A/R）的函数。将所有数据组合在一起将产生一个整体数据分布，它是许多不同子分布的组合。例如，如果使用4类粉末尺寸分布（根据IPC/ANSI-J-STD-005）测试膏体，A/R高于0.8的孔的传输效率应非常接近100%，并且具有低变化的分布。在孔径为0.50的孔径上测试时，相同的糊状物具有非常不同的分布，预期的传输效率更低，变化更大。组合来自多个A/R孔径的数据可以掩盖真实的性能水平，尤其是当太多的数据点来自易于所有粘贴操作良好的位置时。

与印刷性能相关的其他因素也可以包括坍落度性能、生产暂停后的性能和模具寿命。这个列表当然不全面，任何对组装过程重要的因素都是在评估期间进行测试的候选者。较小的评估可能依赖于制造商对标准化测试方法（如热坍落度和冷坍落度）进行的测试，而资源配置较高的评估可能希望在评估期间复制这些测试。更大的评估还可以开发独特的测试或测试工具，以反映所遇到的特定问题或其应用的独特需求；评估测试开发的限制是想象力和资源可用性。

回流焊是另一个可以应用质量测量作为评估测试的领域。空隙率可能是回流焊后最明显和最相关的质量测试。还有一些方法可以测试膏体的润湿和扩散、耐石墨化性、焊球性能以及头枕和非湿开口缺陷。测试开发过程中的重点应该是识别与流程相关的回流的关键输出，就像对打印质量所做的那样，并着眼于资源限制。

可靠性是任何评估都应该包括的第二个主要因素。可靠性由ASQ定义为“产品在规定条件下在给定时间内无故障地执行其预期功能的概率”。对于焊膏，有两个重点领域：由焊料合金驱动的机械领域和由助熔剂化学驱动的电化学领域。

可靠性测试需要了解最终产品的服务环境，这就是为什么正确的测试很大程度上取决于组件的设计以及客户如何使用它（“执行其预期功能”），客户计划在哪里使用它（“在规定的条件下”），以及保修期或客户托默的预期产品寿命（“给定时间内无故障”）。这是由产品开发过程中的设计功能定义的，因此这些因素通常很容易由执行设计和制造的任何组织确定。另一方面，合同制造商很少能看到这些产品因素，他们要么需要选择代表性测试，要么在制定任何可靠性测试计划的过程中与客户协商。

不幸的是，可靠性测试既不便宜也不快速，因此这是一个很有诱惑力的领域，可以减少较小的评估，但风险是那些选择这样做的人。可靠性因素是指在生产时不容易观察到的因素，但在决定采用新材料很久之后，随着时间的推移，它们表现为客户满意度差。Microsoft®Xbox 360“红色死亡之环”是一个很好的可靠性问题的例子，在初始测试期间未检测到该问题，但在服务环境中得到广泛应用，这表明如果在适当的时候不执行关键的可靠性测试，可能会有多贵。

要阅读该文章的完整版本，请单击此处，该文章出现在2018年7月发行的SMT007杂志上。