在很多工廠內(nèi)部,“工藝成熟”往往意味著:參數(shù)固定、流程穩(wěn)定、良率長期維持高位。當(dāng)產(chǎn)線多年沒有大規(guī)模異常,設(shè)備狀態(tài)穩(wěn)定、人員操作熟練,整個團(tuán)隊很容易形成一種共識:“這條線已經(jīng)非常成熟,不太可能再出大問題。”但在近幾年的量產(chǎn)實踐中,越來越多企業(yè)開始發(fā)現(xiàn)一個反?,F(xiàn)象:工藝本身沒有明顯變化,設(shè)備依然穩(wěn)定,但新導(dǎo)入的器件卻越來越容易出問題。問題并不在工藝是否成熟,而在于:器件形態(tài)的變化速度,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)工藝體系的適應(yīng)能力。
新器件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度,正在快速突破既有工藝假設(shè)
近幾年電子器件的演進(jìn)方向非常明顯:封裝更小、引腳更密、高度更薄、內(nèi)部結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。0201、01005逐漸成為常態(tài),底部焊盤器件比例不斷提高,堆疊封裝、系統(tǒng)級封裝快速普及。這些器件在資料中參數(shù)完美,可焊性窗口也在規(guī)范范圍內(nèi),但它們對:印刷精度、貼裝受力、回流曲線、焊膏活性的敏感度,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)器件。而多數(shù)“成熟工藝”,其實仍然是圍繞幾年前的器件模型建立的。
最危險的情況,是“工藝沒變,但器件物理特性已經(jīng)完全不同”
在很多項目中,工程師會沿用原有成熟參數(shù):相同焊膏,相同鋼網(wǎng),相同貼裝壓力,相同回流曲線。首件外觀合格,功能測試通過,于是順利放量。但在運(yùn)行一段時間后開始出現(xiàn):BGA空洞率異常、底部焊盤潤濕不足、細(xì)間距器件橋連概率上升、微裂紋提前出現(xiàn)。根因并不是工藝退化,而是:新器件的熱容、焊盤結(jié)構(gòu)、材料體系已經(jīng)不再符合原有工藝窗口假設(shè)。
底部焊盤與高密度封裝,正在放大工藝盲區(qū)
在QFN、LGA、CSP等封裝中,焊點完全隱藏在器件底部。外觀無法判斷潤濕狀態(tài),AOI難以識別內(nèi)部缺陷,X-ray檢測也只能抽檢。當(dāng)工藝參數(shù)略微偏離最優(yōu)窗口時,最先受影響的正是這些器件:潤濕不完全、焊料分布不均、層異常生長。但在出廠階段,系統(tǒng)往往完全表現(xiàn)正常。問題真正暴露時,已經(jīng)進(jìn)入老化、運(yùn)輸或客戶端使用階段。
新材料體系,讓“成熟經(jīng)驗”失去可復(fù)制性
近年來,無鉛焊料合金不斷迭代,低溫焊料、免清洗焊膏、高可靠助焊體系大量應(yīng)用。這些新材料雖然性能更優(yōu),但其:活化溫區(qū)更窄、潤濕動力學(xué)不同、揮發(fā)特性更敏感。過去“經(jīng)驗型”調(diào)機(jī)方法,在新材料體系下往往不再適用。同樣的曲線,在不同焊膏體系中,焊點形成機(jī)理可能已經(jīng)完全不同。
最容易被忽略的,是“器件批次差異正在快速放大工藝風(fēng)險”
在高端器件供應(yīng)鏈中,不同批次之間的:引腳鍍層厚度、基材含氧量、焊盤粗糙度差異越來越明顯。在寬工藝窗口時代,這些差異可以被自動吸收;但在當(dāng)前高密度、小尺寸條件下,這些微小差異足以改變焊點成形質(zhì)量。結(jié)果是:上一批穩(wěn)定,下一批異常;換料后良率突然波動,卻難以在工藝參數(shù)中找到明確原因。
成熟企業(yè),正在把“新器件導(dǎo)入”當(dāng)作獨立工程項目來管理
在高可靠PCBA體系中,新器件導(dǎo)入早已不再簡單視為“換個料號”。成熟團(tuán)隊通常會在NPI階段:重新評估焊膏與鋼網(wǎng)組合;針對關(guān)鍵器件重建回流窗口;進(jìn)行焊點截面與壽命驗證;同步評估供應(yīng)鏈批次穩(wěn)定性。在新器件密集項目中,類似捷創(chuàng)電子在樣品與試產(chǎn)階段,通常會針對新封裝器件單獨建立工藝基準(zhǔn)窗口,通過多批次試產(chǎn)數(shù)據(jù)比對,提前識別器件批次差異對焊點可靠性的影響,從量產(chǎn)前就鎖定長期穩(wěn)定區(qū)間。這種前置投入,往往決定了后期量產(chǎn)能否真正可控。
當(dāng)新器件風(fēng)險失控,異常往往以“長期可靠性問題”形式出現(xiàn)
這類問題最典型的特征是:初期完全正常;中期偶發(fā)異常;后期批量集中爆發(fā)。而此時:設(shè)計已凍結(jié)、物料已批量采購、產(chǎn)線已全面鋪開。工程團(tuán)隊只能通過:加強(qiáng)檢測、縮短質(zhì)保、提高冗余來被動止損。真正的根因,卻已經(jīng)很難再回到源頭修正。
總結(jié)
SMT工藝成熟,并不意味著風(fēng)險消失。在器件形態(tài)、材料體系與封裝結(jié)構(gòu)快速演進(jìn)的時代,真正的風(fēng)險不在工藝本身,而在:工藝模型是否仍然適用于新的器件物理現(xiàn)實。當(dāng)成熟經(jīng)驗無法同步進(jìn)化,問題不會在首件出現(xiàn),卻一定會在量產(chǎn)后期與客戶端長期使用中集中暴露。真正高水平的制造能力,不是“多年無異常”,而是:在不斷變化的器件體系中,始終保持對風(fēng)險的前瞻控制能力。