。

引言：

SMT在中国绝对是有中国特色的，其规模之大、发展之迅猛可以说是全球空前绝后，同时企业间优劣差距也是最悬殊的。从制造工艺技术上，中国SMT经历了盲从、摸索、创新到领先的过程，敢于冒险、敢于牺牲、敢于超越，为全球电子制造技术革新、为更好的产品品质、更好的性价比等前赴后继地做出巨大的贡献，也为之付出了数倍于人的惨痛代价。

（上图1）
举例说（上图1），在回流焊工艺上，中国工厂的单焊点回流焊平均投入成本是德国的4倍，是美国的3倍，是日本的2倍多（此核算中不考虑中国较低廉的人工成本、各国的人工成本计算采取一致）。而同时，中国也有不乏全球回流焊工艺及成本管控最好的企业，比如华为，中兴、台达、法雷奥中国工厂、戴尔（中国）等企业，在回流焊、波峰焊、选焊等工艺上不断追求工艺技术先进管控，从焊接零缺陷着手推动无人化闭环控制、定期全面体检防范未然、合理规划保养、工艺及设备的定期稽查、快速故障定位、先进的工艺检测技术、培育工艺专家群等一系列的手段，实现了设备高性能运作，高稼动率运作，长寿运作和人工投入最低化，最终实现综合成本最低化。

统计数据来看，在SMT设备健康运行寿命方面，中国SMT在全球排名是倒数的，比菲律宾还落后。

最近正在服务的SMT工厂中，较多的品质话题就是回流焊后发现偏位、掉件问题，分析下来，每个工厂产生的原因不尽相同，让我们一起来看看。

现象表述：偏位、连锡

回流焊过后出现如下现象实为司空见惯了

（图2）偏位、连锡

回流焊内出现如下现象也是司空见惯了

（图3）炉内掉件

80%的工厂，在类似这样的现象出现的时候，迫于品质的压力，安排人员进行印刷、贴片、回流焊的相关检查确认后，而问题没有得到改善，又再次的反复检查、确认……

只有1%的工厂，在产品设计、Layout、材料选择、设备选择、工艺设计、工艺预检上，实现了防范未然，即便偶尔发生品质异常，也可以快速检测与排除。科学的技术投入，为品质和成本提供了更强有力的保障。

         偏位、掉件受哪些因素的影响呢，Esamber组建的工艺研究专家团按照PFMEA（潜在失效模式分析）的方法，给出了专业的答案：

1)       线路板PAD尺寸设计、器件位置分布

2)       线路板热容分布设计

3)       线路板PAD可焊性（线路板品质）

4)       器件可焊性，重量，高度，类型

5)       锡膏的选择，锡膏品质

6)       钢网设计、锡膏控制

7)       贴片精度（贴片机的定期CPK检查）

8)       回流焊设备选型

9)       回流焊轨道工艺状态（平行度、振动）

10)   回流焊对流风速及分布（热&冷）

11)   回流焊温度曲线工艺确认

12)   回流焊氮氧状态

本篇着重分析回流焊规划部分，按照以下步骤进行确认：

1)         设备适配：

产品设计及NPI阶段，依据产品PCB、器件分布、焊膏等复杂程度等特点，选择合适工艺能力的回流焊来安排生产。比如华为、台达对所有现有的回流焊进行工艺能力确认、适配，把工艺能力强的回流焊用于生产较复杂的产品，而表现能力较差的用于生产简单的产品，或者用于烘烤，或者汰旧换新。不能达到该产品的工艺需求的设备，严禁投入生产。

1)         轨道管控：
轨道震动管控在2%g以内，超出管控范围的，偏位、掉件等不良会显著增加。

（图4）轨道振动
轨道变形的控制标准普遍是：-1mm ~ +1.5mm范围。
如果存在超规挤压就势必会导致线路板过炉时产生挤压弯曲变形，那么偏位、掉件自然增加了。如下图检测结果，回流焊入口、出口的宽度一致，但是炉内逐渐变窄，对进入的PCB将存在弯曲变形风险.

（图5）轨道形变

2)         对流管控：
热风对流风速的管控在回流焊工艺监控中至关重要，也是业界常忽略的地方。回流焊结构上，对流循环分为大循环、小循环和微循环。大循环结构的回流焊结构简单、维护方便，成本也较低，在对流风回流时，越靠近轨道边的风越容易汇集成横向的风，这也是许多器件偏位的主要原因。

（图6）微循环结构的内胆

（图7）横向风对偏位、掉件影响大

（图8）对流风速的大小影响大

（图9）风力不足回流焊表现

风速不稳、串风、风力弱不会导致偏位，但影响热补偿能力、加热效率。

（图10）某区风扇罢工

3)         温度曲线：
温度曲线全过程中，在熔锡前后位置段最容易出现偏位、掉件。多脚器件，如果各引脚的焊锡熔化时间差异大，容易出现因为锡表面张力拉动导致的偏位、立碑等。
针对容易偏位的器件，可以对比各引脚的温度曲线来分析其PAD和引脚的热容分布是否一致。

（图11）同器件不同引脚温度差异
同时，锡熔化前时刻的横向风最易“引爆”偏位、飘移。

（图12）温度曲线对应风速过程
温度曲线上，个子高的器件，熔锡位置如果设计在风力大、横向风位置则容易导致偏位、飘移。
H公司等采用的Esamber检测系统配套有智能分析识别功能，自动防范以上设计问题，针对新的回流焊工艺调整，都需要配对最佳的温度与风力搭配。

4)         设备体检：
和其他生产设备一样，回流焊排入定期“体检”，针对轨道状态、风扇状态、对流风速状态、冷却能力、氮氧能力进行全面的定期检测。硬件状态较好的可以3个月检测一次，较差状态的1-4周检测一次。其中轨道测试仪采用Esamber CBP，可以检测轨道水平、变形、震动、中央支撑的扭曲等，Esamber RE可以检测热风对流、热补偿能力、热冲击等。

（图13）工艺不只是测试温度

5)         新炉把关：
添置新的回流焊时，按照以上第5项工艺要求，全面评估、验收，并列入公司设备状况数据库，供第1项时配置用。

（图14）焊炉设备也需要体检

6)         板底温差：
针对板底二次熔锡容易出现板底掉件问题，工艺管控中，可以尝试板面板底设置不一样的温度，实现板面正常回流焊，而板底保持不二次熔锡。

7)         板底风差：
针对板底二次熔锡容易出现板底掉件问题，工艺管控中，可以尝试板底风速降低的方法来改善。比如，必要的时候，板底设置风速在3.0m/s，而板面在5.0m/s，温度可以设置一样，这样避免串温导致的闭环反复自我功率调整而损坏设备控制能力。

（图15）板底风设置小于板面

8)         板面水平：
    板面水平度不够，会直接导致器件滑坡偏斜。SMT管控要求在2度以内。

综合来看，一个小小的偏位、掉件问题，牵涉回流焊的部分就如此之多，需要专业的工艺设计、检测与管控来为品质把关。而真正能够让回流焊设备在10年以上都处于95分以上运作状态的，全球企业也屈指可数。

如下图，好的管控都一个样，不好的管控有千百个样。

（图16）不同管控下焊炉能力状态

以H公司为例，在回流焊选型、评估、验收、工艺最优化、合理保养维护，让每一台炉子尽可能在10年以上的运行工艺状态表现在95分以上，相比之下，管控不当的工厂，存在以下几种情况：

1)         评估时炉子是很高分的状态，但是交货时炉子被故意或者非故意的偷梁换柱、或偷工减料了，没能在验收时把好关，这对品质是直接危害。曾经为长安B公司（某通讯公司SMT工厂）做的一次仲裁服务时，裁定问题是米国B公司回流焊输送带振动过大导致的焊接问题。交货运行6个月的回流焊终于得以改善并验收，否则一直在产生大量的焊接品质问题。

2)         性能优越的回流焊，验收后工艺状态没能设置在该炉的最佳工艺状态。比如，某回流焊默认设置通常是45Hz的转速，但是针对该SMT工厂，45Hz下的热风对流速度过快，容易导致偏位、掉件等问题，设置在30Hz时能确保热风对流风速在最佳的4.5m/s~5.0m/s，这才是量身定制的最佳工艺设计。

3)         评估时缺少技术规格要求，仅仅是拿测温板来确认简单的温度曲线是否能实现，而过多的把设备价格放在第一位，如果设备能力与产品复杂度不能适配，最后是得不偿失的。回流焊工艺技术能力规格，已经有行业标准，华为、戴尔、台达等先进SMT工厂设立了内部的技术标准。

相关技术管控，需关注：

a)         高温生产下轨道全程形变管控

b)         高温生产下轨道全程振动管控

c)         生产条件下的热风对流速度管控

d)         横向热均匀能力管控

e)         纵向热均衡能力管控

f)          区间温度爬升能力管控

g)         热补偿能力管控

h)         热冲击管控

i)           冷却能力管控

4)         没有合理的规划保养维护。任何设备都需要按时定期保养，和小车一样，如果没有及时保养，几万公里下来，任何好车都会被跑散架。

5)         没有按时体检，出现设备状况、工艺状况没有及时发现设备问题根源所在，导致由表入里、不断快速恶化，以至于无力回天，不到2年，焊炉设备已经临近报废。如果勉强使用，又构成巨大的品质隐患和品质成本。

6)         过多依赖实板测试温度曲线。实板测温是有诸多好处的，但是管控是不够的，比如实板测温只能测试温度曲线，没法测试热风风速大小，没法检测热补偿能力、热均衡能力、热冲击，也没法确认熔锡时刻位置的风速大小，更没法用于确认炉子的CPK状况。同时实板带来的耗材成本、人工成本、维修维护成本以及PCBA成本是很高的，不可低估。H公司在引入替代测温方案后，提升了管控水平，工艺更安全可靠，同时把原本每年超过5000万的测试成本控制到5%以下，可想而知，先进企业的投入是值得的，带来了丰厚回报。

7)         成本策略上来看，SMT工厂普遍的存在盲目节省的问题，隐藏人工倍增、设备寿命压缩、综合成本剧增而难免导致接踵而来的恶性运作

优秀的工艺管控，不能只是把目光放在设备、仪器投入成本上，智慧的工厂都是管控综合成本，把产品设计、工艺设计、工艺管控做到极致。

总结成本策略的几个必要性：

1.         工艺领先的必要性

先进的工艺技术是指引成本最低化的根本基石，优秀的工艺团队将是工厂控制成本的关键。

2.         设备体检的必要性

回流焊管控上需要定期的全面体检，防患未然，让设备10年甚至20年都运作在健康状况，向亚健康坚决的说“No”

3.         替代测温的必要性

测温板应该做为标准板、样板，新鲜的供在储存柜，只有担心工艺温度曲线时才请出来做double check，取而代之的是采取替代测温的方式，优点：A eq oac(○,1E)1EA硬件更坚固稳定，不会像测温板一样存在热电偶断线、线路板老化问题；A eq oac(○,2E)2EA更可靠的监控温度曲线；A eq oac(○,3E)3EA 同时监控必要的热风对流速度；A eq oac(○,4E)4EA监控链条速度的变化；A eq oac(○,5E)5EA监控热冲击 A eq oac(○,6E)6EA 检测确认热均衡能力的状态；A eq oac(○,7E)7EA大量节省人工与线路板成本。

4.         合理规划保养的必要性

5.         换线时轨道检查的必要性

包括轨道高温运作时的变形、振动、水平等，定期做CPK的监管。