在整機生產過程中,不間斷地發(fā)現(xiàn)無法開機現(xiàn)象,經維修后,故障原因具有一定的共性,基本上都是電源板底面焊點之間粘有臟物,導致電路漏電造成故障。經初步分析為部件板在過波峰焊時,錫爐錫渣粘到印制板上造成,但是因為問題的出現(xiàn)沒有規(guī)律性,有時候一個月出現(xiàn)3例~5例;有時候半年都沒有出現(xiàn)問題;而且在發(fā)現(xiàn)部件板底面臟的時候,部件板基本都已經全部過完波峰焊,無法再重現(xiàn)生產過程。因為發(fā)生問題的不確定性和偶然性,對分析該問題產生的原因造成很大的困擾,只好先采取部件板過完波峰焊后,臨時增加洗板工藝(公司采用的是免清洗助焊劑,正常生產部件板無需洗板),以避免質量隱患。
1、部件板臟的危害以及解決方法
部件板底面粘有異物,在產品使用過程中,因為環(huán)境因素的影響,焊點之間將通過“異物”形成漏電。輕微漏電可能導致產品無法正常工作;嚴重漏電將因為焊點之間打火,造成設備損壞甚至火災等重大事故。另一方面,因產品流水線作業(yè)速度快,板“臟”問題又呈現(xiàn)偶然性,生產過程無法完全把控,若無法找出造成部件板臟的原因,質量隱患就無法消除。
經過一年多的跟蹤和分析,最終確認導致部件板臟的“真正元兇”,主要是設備某些方面的故障或者設計缺陷造成,下面將一一進行詳細描述,供各從業(yè)人員遇到類似問題時參考。
2、部件板臟原因跟蹤和分析
2.1 波峰嘴擾流波和平波間距偏小
剛開始導入無鉛工藝時,為了保證焊點可靠性,過度追求兩波峰焊接之間的時間差,都盡可能地縮小兩個波峰嘴之間的距離,但是,卻因此帶出了一個問題。因為兩波峰嘴間距小,焊接時流下來的錫和錫表面的錫渣,在波峰嘴底部相撞,造成錫渣順著錫流逆流而上,流到部件板焊接面,從而粘到部件板面,造成故障。如圖1所示。
波峰焊錫渣受流下的雙波對沖后“逆流”而上
為了解決這個問題,除了波峰焊錫爐全面升級更換外,簡單的方法就是改造波峰嘴,經過和設備廠商討論后,在不影響焊接質量的前提下,將擾流波峰嘴和平波嘴的間距增加10 mm,徹底解決了該問題。
2.2 錫爐馬達緊固不牢
在一次錫爐保養(yǎng)過程中,發(fā)現(xiàn)錫爐馬達轉動時,連接馬達和錫波發(fā)生器的聯(lián)軸器存在抖動不穩(wěn)的現(xiàn)象,拆下聯(lián)軸器后,發(fā)現(xiàn)是插銷和固定的螺絲松動打滑,導致下端聯(lián)軸器上下浮動。進一步分析,因為錫爐馬達聯(lián)軸插銷較短,固定時因操作問題容易出現(xiàn)打滑松動,下端聯(lián)軸器上下浮動后,很容易就造成錫渣由錫液表面被吸入到波源發(fā)生器內,并同錫液一起輸送到部件板焊接面,造成板臟問題。解決對策:制作較長的插銷,更換了所有波峰焊錫爐,避免操作問題帶來的質量隱患。波峰焊錫爐馬達聯(lián)軸插銷較短
2.3 錫爐內膽變形
波峰焊錫爐分內外膽,外膽主要起到裝錫和導熱的作用,內膽主要起固定波峰嘴和導流作用,在跟蹤部件板臟的過程中,發(fā)現(xiàn)錫爐內膽變形對造成板臟有很大的影響。
1)在一次生產中發(fā)現(xiàn)板臟問題時,在分析過程中發(fā)現(xiàn),錫爐平波波峰嘴有松動的跡象,造成錫液偶有晃動,在晃動瞬間,有較多的錫液沖到錫渣上面,引起錫渣上濺到部件板面。停線檢修后確認,因為固定波峰嘴的內膽底部開裂,使內膽寬度變大,波峰嘴固定螺母滑動。拆下內膽焊接后解決問題。
2)因較多錫液沖刷錫渣引起錫渣上濺造成板臟,對各波峰焊設備錫爐進行全面檢修,發(fā)現(xiàn)有部分內膽存在變形現(xiàn)象,使從平波流出的錫液很容易就沖刷到錫渣上,如圖所示,對錫爐內膽進行更換和改造后,徹底解決該故障造成的板臟問題。
2.4 波峰焊錫爐長期累積的錫渣沉淀浮起
在使用錫鉛焊料工藝年代,波峰焊錫爐因長期生產后累積大量的銅離子,影響焊接質量,因此,需要間隔一段時間進行“清爐”(將錫爐的錫全部溶解倒出,清除錫爐壁上附著的異物后,重新添加新的錫條)。這種工藝在當時使用錫鉛焊料時是很普遍的。但是,因應對歐盟RoHS指令,各電子廠開始逐步導入無鉛焊料,由于焊料成本大幅上漲,這種‘清爐’做法并沒有延續(xù)下來,更多的做法是往錫爐添加純錫(不含銅的合金錫),以稀釋舊錫爐焊料中銅離子的含量,并保持在一定的比例。這種添加新錫稀釋錫爐銅離子的做法,雖然節(jié)省了焊料成本,但是,因為長期的生產累積,錫爐壁特別是錫爐底部將會附著很多的錫渣和助焊劑殘留物等“臟”東西,這些“臟”東西在某種條件下,可能脫開爐壁后浮出錫液表面,部分將可能順著錫波發(fā)生器的錫流,從波峰嘴浮出,這時,如果正好有部件板在焊接,這些“臟”東西將很容易就粘到部件板底面,造成板臟問題。
2.5 其他因素
1)曾有一次連續(xù)性地出現(xiàn)多塊板臟問題,分析這些問題部件板上的條碼號(每塊部件板都有一個唯一的條碼,這些條碼主要用來監(jiān)控和追溯制程上的一些質量關鍵點,利用該條碼可以統(tǒng)計每小時過波峰焊的部件板數(shù),因此,每塊板過波峰焊的時間都可以在系統(tǒng)里查到)。發(fā)現(xiàn)這些板呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,即板臟的位置基本出現(xiàn)在板的邊沿,并且每隔約5.5 min出現(xiàn)一塊板臟,分析確認應該是波峰焊操作人員在撈取錫渣時,勺子不小心碰到鏈爪,從而使錫渣粘到鏈爪,導致生產時錫渣轉移到部件板上。根據(jù)這一問題,特制訂了相關改善措施:清理錫渣時需要將鏈爪停止運行,因特殊原因需要在鏈爪運行時清理錫渣的,在操作上需要特別小心,同時要求后續(xù)工位密切關注部件板邊沿部分,如果后道工位有發(fā)現(xiàn)板臟時,需即刻停機排查導軌狀態(tài)。
2)另一種情況是板臟相對集中在PCB的中部,板臟的面積小,一般呈點狀,而且數(shù)量相對少。這種情況一般是夾在凸波和平波中的錫渣,受錫流沖擊后濺起,前文已經提到的凸波和平波波峰嘴間距已經更改的較大,因此非設備因素造成。經排查波峰焊錫爐后發(fā)現(xiàn),兩波之間的錫渣流動不暢,有堆積現(xiàn)象,停機做詳細檢查后,原來在兩波錫渣流動的出口端,被一團黏黏的異物擋住,造成錫渣流動不暢,清理后正常生產,跟蹤沒再發(fā)生板臟問題。事后分析黏黏的異物,可能是生產電源板時夾持的檔錫條,因夾持不牢掉到錫爐,在錫爐高溫下熔化,根據(jù)這一意外事件,特制訂相關改善措施:生產有夾持檔錫條的部件板時,波峰焊爐后檢板工位發(fā)現(xiàn)部件板沒有檔錫條時,需即刻反饋波峰焊操作人員確認是否落在錫爐內;在手插檔錫條工位,如發(fā)現(xiàn)有損壞的檔錫條,不能使用。
3 結論
造成部件板臟問題,除波峰焊操作工操作不當造成問題外,波峰焊設備本身設計缺陷以及維護保養(yǎng)方面也應該引起關注,有時候部件板臟問題可能是多方面原因造成的,僅做部分方面的改善是無法完全杜絕的。
1)在平常的設備維護保養(yǎng)過程中,要保證錫爐、波峰嘴、馬達和輸送導軌固定牢固,平穩(wěn),不抖動,避免錫爐上的錫渣因為晃動被沖到波峰上,從而粘到板面;
2)平波波峰嘴和擾流波波峰嘴之間的距離要合適,距離太遠,板上焊錫溫度在兩波之間降到焊錫熔點以下,將出現(xiàn)凝固現(xiàn)象,影響焊接質量,兩波之間距離太近,則容易因互相沖刷影響,使兩波之間的錫渣逆流到波峰上面,粘到板面;
3)錫爐長時間使用后,會在爐壁上粘上錫渣、助焊劑殘留物以及PCB氧化物,必須定期清理,保證干凈。否則,“臟”東西多了,容易被沖到波峰上,粘到板面。