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SMT贴片加工综合成本如何下降25%?

1. 引言

随着电子制造行业近30年的演变进程,客户对于锡膏的要求变得越来越苛刻,越来越多挑战。无论是技术上,产品品质上还是成本价值链上,都在迫使锡膏研发生产厂商孜孜不断地研发和生产更高规格更高技术特质的产品,以满足和答复最苛刻客户的两种声音。


     一是来自生产运营部门,最大的声音是锡膏必须长期稳定存储,无论在冰箱还是在回温后的钢网上,都要长期保持一致,无论是物理性能还是化学性能,在长期大批量生产过程中,“我们无法保证工人每一次锡膏的使用100%正确。因为是人就有可能会出错,有可能会出现锡膏在过保质期后工人还在使用,有可能出现锡膏在超过钢网寿命后依然还在使用,此时已经出现印刷拖尾、少锡等问题,但是并未引起足够重视,从而导致SMT后段锡量少引起的焊点不可靠,焊点焊锡不均匀,焊盘焊接后空洞明显增加,功能测试焊点失效(头枕现象),风险还有比如在功能测试端测试合格,但在出货到终端使用客户端因为机械应力热冲击带来的潜在关键元器件失效,如细密间距的CSP封装焊点失效和LGA失效,以及QFN失效,都有可能给客户带来重大的成本困难和技术挑战困境”。


     第二种声音是降低单位电路板焊盘的锡膏使用量和成本。过去,在大批量的上千万台电子产品组装过程中,锡膏,由于本身技术的局限性 - 只能在钢网上使用6-8小时,由于黏度增加剧烈,在这个时间段即将结束之际,就需要工人特别小心,必须要把钢网上的刮刀及时收回,因此必将让客户在焊盘锡量和生产效率上受到影响,在单位PCB上面如果需要得到在钢网寿命更长的锡膏必须要重新设计和研发新的平台和配方体系,使得其在钢网上和刮刀上面使用的寿命接近72小时3天,最大化其使用效率得到最低的应用工艺成本。过去,6-8小时的锡膏使用寿命,带来的报废率多达25%。现在,72小时的锡膏使用寿命,得到接近95%的锡膏使用效率,得到最大化的锡膏附加价值,带来最大化的成本优化。

2.1 工程实验分析

2.1.1 印刷性能

锡膏样品准备

GC10助焊剂配方配合SAC305合金锡膏

• 无卤素助焊剂:样品采用IPC-TM-6502.3.34/EN14582预处理,通过离子色谱测试法分析。

• 无卤素助焊剂分类:采用ANSI/J-STD-004(版本B)活性为ROL0级。

印刷条件:

印刷机: DEK EUROPA

钢网厚度: 0.10mm

0.80mm直径圆孔CSP

0.50mm直径圆孔 CSP

0201 贴片电阻印刷窗口

从25mm/s 到 125 mm/s 印刷速度下,颜色代表不同区域范围的印刷制程指数。

印刷条件包括:

印刷机:DEK EUROPA

支撑台:真空

刮刀:250mm长,60度刮刀

AOI,SPI:Kohyoung,KY-8020T

钢网厚度: 0.10mm

0.22mm直径圆孔尺寸CSP

0.20mm直径圆孔尺寸CSP

0.18mm 直径圆孔尺寸CSP

以及0.15mm直径圆孔尺寸CSP

0201 贴片电阻印刷窗口

从25mm/s 到 125 mm/s 印刷速度下,颜色代表不同区域范围的印刷制程指数。

实验结果说明:GC10配方锡膏配合4号粉完全可以用在细密间距如0201,01005 以及0.4mm 间距和0.3mm 间距的CSP的印刷能力上完全可以保证,但是必须调整适合的印刷参数比如适合的印刷速度,印刷压力下,有时在根据元器件的焊盘的特殊设计在适合的脱膜速度下进行调整。

对于脱膜速度的DOE分析,用0.18mm圆孔进行印刷,分别选择快速(20mm/s的脱膜速度),中速,慢速三种脱膜速度进行,从0.18mm到0.80mm圆孔范围内得到4号粉不同的圆孔印刷能力CPK,结论是快速的脱膜速度为首选。

2.1.2 印刷实际实验室质量

印刷参数:

印刷速度:250mm/s

印刷压力:8 kgs

脱膜速度:快速脱膜

刮刀长度:250mm


工作参数:

热坍塌:J-STD-005A,IPC TM 650 2.4.35 进行坍塌评估在182度 10分钟,记录第一个未桥连的间距。

2.1.3 连续长期印刷后回流性能


2.1.4 黏性寿命测试

实验条件:

实验设备:Malcom TK1黏性测试仪

预加载               300克

预加载时间           5秒

测试速度             2.5毫米/秒

测试锡膏直径         5.1毫米

测试锡膏厚度         0.25毫米


 

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