噴錫要先用分組上件實驗分清楚是錫膏、爐溫還是零件造成,再逐位置取樣找到是哪一顆;換料不等於解決,換完要繼續追發生率。允收看 IPC-A-610J 第 5.2.7.1 節「錫珠」與第 5.2.7.3 節「錫網/錫濺」[1]:被助焊劑殘留或塗層包住、不會鬆脫的錫珠可允收,會鬆脫的在各等級都是缺點[4]。
噴錫(也有人叫濺錫)是回焊時,錫從焊點旁邊濺出去,在零件周圍或鄰近焊墊、金手指留下小錫點。它和印刷偏移造成的錫珠不同:錫膏印得好好的,回焊後還是在特定零件旁出現。噴錫可能造成短路,落在金手指或測試點上也會被判外觀不良。
業界的叫法不一定統一。有些報告把「金手指沾錫」也寫成噴錫,所以第一步是先確認大家講的是同一件事:錫點在哪裡、有多大、是不是集中在某幾顆零件旁。
英文多叫 solder spatter 或 solder splash,指回焊後錫出現在原本沒印錫膏的地方[3]。錫膏廠 Indium 的技術文章提出一種可能機制:助焊劑或基板上其他物質在加熱時分解、急速揮發,把錫帶出去(該文也說確切原因仍不明);它也提醒回焊爐內氧含量低時,這種現象可能變多,而且建議先排除回焊前的污染(點錫膏拖尾、鋼板底面沾錫膏),再查回焊爐[3]。所以零件本身帶有會揮發的東西,也可能成為噴錫源頭——這和本文「噴錫跟著零件走」的案例一致。
一、先分組上件,確定是不是零件造成
一個新機種第一次生產,噴錫遍布全板,比例相當高。做法是和相似的前一個機種逐項比對零件清單與廠牌,再做分組實驗:
| 組別 | 結果 |
|---|---|
| 全部上件 | 不良 |
| 只印錫膏、不上件 | 合格 |
| 不上電容、其他都上件 | 仍不良 |
只印錫膏就合格,表示錫膏與爐溫本身不是主因;不上電容仍不良,表示原本懷疑的電容也不是主因。
問:噴錫是錫膏還是零件造成的?
答:用分組上件實驗分開:只印錫膏不上件過一次爐,若合格,問題多半跟著零件走;再分批拿掉懷疑的零件,看噴錫跟著哪一種走。
二、逐位置取樣,找到真正那一顆
同一個例子,先換電容廠牌,噴錫縮小到某個區域,但沒有消失。再往下查,發現該區域有一顆電感是以前沒生產過的規格;以往生產的另一規格電感也發生過同樣問題,後來那家零件廠改了製程才大幅降低。
逐個位置取樣驗證:電容幾乎沒有噴錫,新規格電感的樣品有相當比例噴錫。原本懷疑的電容只是部分原因,主因在電感。供應端回覆「無法降到零」,後續改為評估另找來源。
問:怎麼找出是哪一顆零件噴錫?
答:先用分組實驗縮小範圍,再逐個位置取樣、用顯微鏡看錫點的位置與方向,算每個位置的發生率。和以前生產過的機種比對零件清單,特別留意「第一次生產的規格」。
三、依型號與廠牌算發生率,樣本數要夠
另一個例子是把同一條件下的零件依型號與廠牌分開算:電容兩個廠牌各自多個型號,每個型號貼數百到上千片,數有噴錫的片數。一個廠牌的發生率約 0.4%~2.9%,另一個約 0.6%~1.4%。
這種比對有三個常見問題:
– 空白欄位是零還是沒量,要寫清楚。
– 電阻每個廠牌只取幾十片,差一兩片不能當成廠牌差異。
– 兩個廠牌要放在同一批條件下比,才有意義。
問:換零件廠牌就能解決噴錫嗎?
答:不一定。上面的例子換了電容廠牌,噴錫只縮小範圍,主因在另一顆電感。換料前先用數據確定是哪一種零件,換料後也要繼續追蹤發生率。
四、急單換料繼續生產,事後要補追蹤
有一次小電容噴錫,生產一千多片,不良比例約兩成多。因為是急單,處理方式是改用另一來源的同規格零件繼續生產,異常零件退回供料方。
當時沒有記下噴錫原因,也沒有記換料後還有沒有噴錫。急單先求出貨可以理解,但事後要補兩件事:換料後的發生率,以及退回零件的分析結果;否則下次用回同一批料,問題會再出現。
五、對策實驗要先寫假設,零件廠的外觀判斷不夠
對策實驗常見的問題是五個方向(整捲烘烤、預熱區加長、曲線下修、曲線上修、改用新料)全部列進去,卻沒有先假設哪一個是主因,目標與結果也沒有事先寫好。
另一種業界常見的做法,是請零件廠送樣分析。零件廠常見的回覆是用放大鏡看外觀,只在一處看到錫痕、周圍沒有錫球,有時就依經驗判斷「不是零件造成」。只做外觀檢查、沒有切片也沒有說明錫從哪裡來,這種回覆只能當作參考,不能當成結案依據。
如果決定把烘烤列為實驗因素,條件要照 IPC/JEDEC J-STD-033 的表,不要自訂。以 Microchip 依 J-STD-033C 表 4-1 公布的條件為例:濕敏等級 3、本體厚 2.0~4.5 mm 的零件,在 125 °C 要烤 48 小時;用 40 °C、5% RH 以下的低溫烘烤要 67~79 天[5]。捲帶包裝的塑膠盤帶通常耐不了 125 °C,整捲烘烤前要先確認包材耐溫。
問:噴錫要不要烘烤零件?
答:零件吸濕在回焊時釋放水氣,是噴錫的可能原因之一,烘烤可以列為實驗因素,但不要一開始就整批烘烤。先用分組實驗確定是哪一種零件,再對那一種做烘烤對照,比較烘烤前後的發生率;濕敏零件的烘烤條件見站內〈濕敏元件保存與烘烤條件〉。
噴錫查問題檢查表
| 步驟 | 要做的事 |
|---|---|
| 定義 | 確認「噴錫」指什麼:錫點位置、大小、是否集中在某些零件旁;拍顯微照存檔 |
| 比對 | 和相似的舊機種比零件清單與廠牌,標出第一次生產的規格 |
| 分組實驗 | 只印錫膏不上件、分批拿掉懷疑零件,看噴錫跟著誰走 |
| 逐位置取樣 | 算每個位置的發生率,確定是哪一顆 |
| 對策實驗 | 先寫假設,再排烘烤、預熱、曲線、換料的組合;每組要有結果欄 |
| 換料後 | 追蹤換料後的發生率;退回零件的分析要有切片或其他證據,不只外觀 |
噴錫與錫珠的允收判定可參考 IPC-A-610J(2024 年 3 月版)第 5.2.7.1 節「多錫—錫珠」與第 5.2.7.3 節「多錫—錫網/錫濺」,名詞定義見第 1.8.21 節「錫珠」[1];焊接製程要求可參考 IPC J-STD-001J(2024 年 3 月版)[2]。原則是錫珠要被包覆或固定、不會在使用環境下鬆脫才可允收,會鬆脫的要移除[4];落在金手指上的錫另看第 10.1 節「非焊接接觸區」[1]。
參考資料
- IPC-A-610J Acceptability of Electronic Assemblies 目錄(2024 年 3 月):electronics.org(PDF)
- IPC J-STD-001J Requirements for Soldered Electrical and Electronic Assemblies 目錄(2024 年 3 月):electronics.org(PDF)
- Indium Corporation,Solderspatter: Solder Paste in Unexpected Places:indium.com
- PIEK(荷蘭 IPC 訓練中心),Solder balls on the PCB, are they allowed?(依 IPC-A-610H):piektraining.com
- Microchip,Bake Information(依 J-STD-033C 表 4-1):onlinedocs.microchip.com
嘉鴻能幫的
噴錫常卡在「到底是哪一顆零件」。嘉鴻可以線上和你一起排分組實驗與取樣表,多一個討論的對象;也能提供檢查錫點時會用到的放大工具:
– 數位顯微鏡
有類似問題嗎?寫信給嘉鴻,看看是否有配套方案。
延伸閱讀(站內):回焊焊接不良怎麼查、回焊曲線怎麼設、濕敏元件保存與烘烤條件、替代料怎麼驗證、SMT 良率突然掉了怎麼查