يُعد فحص معجون اللحام (SPI) أهم بوابة جودة في عملية تقنية التركيب السطحي (SMT)، حيث ينشأ ما يقرب من 70% من عيوب اللحام في مرحلة الطباعة. يوفر دليل فحص SPI هذا إطارًا عمليًا للمهندسين لوضع معايير القبول، وتكوين معلمات الجهاز، واستكشاف أخطاء الطباعة وإصلاحها قبل وضع المكونات. في APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة)، نستخدم SPI ثلاثي الأبعاد لضمان أن حجم ومساحة وارتفاع معجون اللحام يفي بمواصفات IPC الصارمة، مما يمنع إعادة العمل المكلفة لاحقًا في خط التجميع.
دليل فحص عد فحص معجون اللحام (SPI): إجابة سريعة (30 ثانية)
بالنسبة للمهندسين الذين يقومون بإعداد خط إنتاج، إليك المعلمات والحدود الأساسية لعملية SPI ناجحة:
- عتبات الحجم: القبول القياسي عادة ما يكون من 75% إلى 125% من الحجم النظري لفتحة الاستنسل.
- حدود الارتفاع: يجب أن يتراوح ارتفاع معجون اللحام بشكل عام بين 60 ميكرومتر و 150 ميكرومتر، اعتمادًا على سمك الاستنسل (عادةً ±30% من سمك الرقاقة).
- تغطية المساحة: غالبًا ما يتم تعيين الحد الأدنى لتغطية المساحة عند 80% لضمان تغطية كافية لوسادة الترطيب.
- تفاوت الإزاحة: عادة ما يقتصر الحد الأقصى للإزاحة X/Y على <20% من عرض الوسادة لمنع التجسير أو تأثير الشاهدة.
- التركيز الحرج: إعطاء الأولوية للوسادات ذات الخطوة الدقيقة (0.4 مم وما دون) ووسادات BGA، حيث إنها الأكثر عرضة لنقص المعجون.
- التحقق: قم دائمًا بإجراء تحقق "باللوحة الذهبية" (Golden Board) بعد تنظيف الاستنسل أو تركيب مكشطة جديدة.
عد فحص معجون اللحام (SPI) (ومتى لا ينطبق)
يضمن فهم متى يجب نشر بروتوكولات SPI الصارمة مراقبة جودة فعالة من حيث التكلفة دون اختناقات غير ضرورية.
متى يجب تطبيق بروتوكولات SPI الصارمة:
- المكونات ذات الخطوة الدقيقة (Fine Pitch Components): ضروري للمكونات 0201، 01005، QFNs، وBGAs حيث يكون الفحص البصري مستحيلاً أو غير موثوق به.
- قطاعات الموثوقية العالية: إلزامي لـ PCBA في قطاعات السيارات والطب والفضاء حيث لا يمكن المساومة على موثوقية اللحامات.
- الإنتاج بكميات كبيرة: حاسم لحلقات التغذية الراجعة الآلية حيث تقوم بيانات SPI بتصحيح محاذاة الطابعة تلقائيًا.
- تطبيقات الاستنسل المتدرج (Step-Stencil Applications): ضروري للتحقق من الترسيب المعقد للمعجون على اللوحات التي تتطلب ارتفاعات متعددة للمعجون.
متى يمكن تبسيط أو تخطي SPI:
- تجميع النماذج الأولية يدويًا: إذا تم تطبيق المعجون يدويًا أو عبر أداة بسيطة للوحة واحدة، فإن SPI الآلي غير ممكن.
- اللوحات الكبيرة التي تحتوي على THT فقط: إذا كانت اللوحة تستخدم بشكل أساسي تقنية الثقب (Through-Hole Technology) مع الحد الأدنى من SMT، فقد يكون الفحص البصري كافيًا.
- الإلكترونيات الاستهلاكية منخفضة الكثافة: للتصاميم البسيطة ذات المكونات الكبيرة 1206، قد يحل الفحص ثنائي الأبعاد محل التحليل الحجمي ثلاثي الأبعاد الكامل.
عد فحص معجون اللحام (SPI) (المعلمات والحدود الرئيسية)
لتكوين جهازك بشكل صحيح، يجب عليك تحديد معايير نجاح/فشل محددة. يوضح الجدول التالي القواعد القياسية المستخدمة في سير عمل قوي لـ برنامج تعليمي لفحص SPI.
| القاعدة | القيمة/النطاق الموصى به | لماذا يهم | كيفية التحقق | إذا تم تجاهله |
|---|---|---|---|---|
| حجم % | 75% – 125% | يضمن وجود ما يكفي من اللحام لوصلة قوية بدون تجسير. | تحليل حجمي SPI ثلاثي الأبعاد | وصلات جافة (منخفضة) أو دوائر قصيرة (عالية). |
| ارتفاع % | 70% – 130% من رقائق الاستنسل | يمنع "آذان الكلب" أو ارتفاع الذروة غير الكافي لتلامس المكونات. | التثليث بالليزر / مواريه | وصلات مفتوحة أو انحراف المكونات. |
| مساحة % | > 80% من الفتحة | يضمن أن المعجون يغطي مساحة كافية من الوسادة للترطيب. | معالجة الصور ثنائية/ثلاثية الأبعاد | زوايا ترطيب ضعيفة وروابط ميكانيكية ضعيفة. |
| إزاحة X/Y | < 20% من عرض الوسادة | يمنع المعجون من لمس القناع أو الوسادات المجاورة. | فحص علامة المحاذاة | تجسير، تأثير الشاهدة، أو كرات اللحام. |
| كشف التجسير | 0 (غير مسموح به) | أي اتصال بين الوسادات هو دائرة قصيرة مضمونة. | تحليل الفجوات بالخوارزمية | دائرة كهربائية قصيرة فورية بعد إعادة التدفق. |
| تشوه الشكل | < 20% انحراف | يشير إلى الترهل أو ضعف التحرير من الاستنسل. | تحليل الكفاف | أشكال وصلات غير متناسقة وفراغات محتملة. |
| التسطح (BGA) | < 30 ميكرومتر تباين | يضمن أن جميع الكرات على BGA تلامس المعجون في وقت واحد. | مقارنة ارتفاع الوسادات المتعددة | عيوب Head-in-Pillow (HiP) في BGAs. |
| لزوجة المعجون | مراقبة نافذة العملية | يؤثر على كيفية تدحرج المعجون وتحريره، مما يؤثر على الحجم. | مقياس الريولوجيا (غير متصل) | حجم طباعة غير متناسق عبر اللوحة. |
| سرعة الممسحة | 20 – 100 مم/ثانية | السرعة الزائدة تسبب التخطي؛ السرعة البطيئة تسبب النزيف. | سجل معلمات الطابعة | ارتفاع متغير أو معجون ملطخ. |
| سرعة الفصل | 0.5 – 2.0 مم/ثانية | حاسم لتحديد حدة حواف قوالب المعجون. | شاشة إعداد الطابعة | "آذان الكلب" أو ترسبات معجون مدببة. |
عد فحص معجون اللحام (SPI) (نقاط تفتيش العملية)
يتطلب تنفيذ فحص SPI دمج آلة الفحص في خط SMT وإنشاء حلقة تغذية راجعة.
- تصميم الاستنسل واستيراد ملفات Gerber: قم بتحميل بيانات Gerber للاستنسل في آلة SPI. حدد مناطق "Keep Out" (مناطق الحظر) وحدد المكونات الحيوية (BGAs, QFNs) التي تتطلب تفاوتات أكثر صرامة.
- معايرة المستوى الصفري: عاير الآلة باستخدام لوحة PCB فارغة لتحديد مرجع "الارتفاع الصفري". يمكن أن تشوه اللوحات الملتوية قراءات الارتفاع، لذا تأكد من أن نظام التثبيت يسوي لوحة PCB بفعالية.
- تكوين المعلمات: اضبط الحد الأعلى للمواصفات (USL) والحد الأدنى للمواصفات (LSL) للحجم والمساحة والارتفاع بناءً على الجدول أعلاه.
- التعليم والتصحيح: قم بتشغيل "لوحة ذهبية" (طبعة معروفة بأنها جيدة). تتعلم الآلة مواقع الوسادات وخصائص الانعكاس النموذجية. اضبط إعدادات الإضاءة لإزالة الضوضاء من تشطيبات HASL أو ENIG.
- فحص المقال الأول (FAI): اطبع لوحة الإنتاج الأولى. تقوم آلة SPI بمسحها ضوئيًا. تحقق من أي أعطال يدويًا لاستبعاد الإنذارات الكاذبة. إذا كانت الطباعة جيدة، احفظ الإعدادات كبرنامج رئيسي.
- إعداد التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة: قم بتوصيل آلة SPI بطابعة معجون اللحام. قم بتكوين النظام لتشغيل مسح تلقائي للاستنسل إذا تم اكتشاف عيوب متتالية (مثل الفتحات المسدودة).
- مراقبة الإنتاج: راقب مخططات SPC (التحكم الإحصائي في العمليات) في الوقت الفعلي (مخطط X-bar، مخطط R). ابحث عن الاتجاهات، مثل الانخفاض التدريجي في الحجم، مما يشير إلى أن الاستنسل يحتاج إلى تنظيف أو أن المعجون يحتاج إلى إعادة تعبئة.
- مراجعة العيوب والتصرف فيها: عندما تشير الآلة إلى وجود عيب، يجب على المشغل مراجعة الصورة ثنائية الأبعاد/ثلاثية الأبعاد. تتطلب العيوب الحقيقية غسل اللوحة وإعادة طباعتها. تتطلب الإنذارات الكاذبة ضبطًا دقيقًا لإعدادات العتبة.
دليل فحص spi استكشاف الأخطاء وإصلاحها (أنماط الفشل والإصلاحات)
حتى مع الإعدادات المثالية، تحدث عيوب. يركز هذا القسم من دليل فحص spi على تشخيص أنماط الفشل الشائعة.
العرض: حجم غير كافٍ (معجون قليل)
- الأسباب: فتحات الاستنسل المسدودة، معجون جاف، ضغط مكشطة منخفض، أو معجون غير كافٍ على الاستنسل.
- الفحوصات: افحص نظافة الاستنسل؛ تحقق من قطر لفة المعجون (يجب أن يكون 15-20 مم).
- الإصلاح: قم بإجراء مسح أسفل الاستنسل؛ أضف معجونًا طازجًا؛ زد ضغط المكشطة قليلًا.
الوقاية: زيادة تكرار المسح التلقائي.
العَرَض: ارتفاع مفرط (تسنن/آذان الكلب)
- الأسباب: سرعة فصل ضعيفة (سريعة جدًا)، لزوجة المعجون عالية جدًا، أو مسافة فصل الاستنسل غير صحيحة.
- الفحوصات: التحقق من إعدادات سرعة الفصل؛ التحقق من تاريخ انتهاء صلاحية المعجون/وقت التعرض.
- الإصلاح: إبطاء سرعة الفصل؛ استبدال المعجون القديم.
- الوقاية: التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في غرفة SMT.
العَرَض: التوصيل الجسري (الدوائر القصيرة)
- الأسباب: ضغط ممسحة مفرط يسبب "الضخ"، دعم ضعيف للوحة، أو عدم محاذاة.
- الفحوصات: التحقق من تلطخ المعجون تحت الاستنسل؛ التحقق من دبابيس دعم اللوحة.
- الإصلاح: تنظيف الجزء السفلي من الاستنسل جيدًا؛ تقليل الضغط؛ إعادة محاذاة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
- الوقاية: استخدام أدوات دعم لوحة أفضل لمنع انثناء لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
العَرَض: إزاحة (عدم محاذاة)
- الأسباب: لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) غير مثبتة بإحكام، خطأ في التعرف على العلامات المرجعية (fiducial)، أو تمدد الاستنسل.
- الفحوصات: التحقق من علامات fiducial على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بحثًا عن الأكسدة؛ التحقق من عرض سكة النقل.
- الإصلاح: تنظيف علامات fiducial؛ ضبط عرض السكة؛ إعادة معايرة محاذاة الطابعة.
- الوقاية: صيانة دورية لنظام الرؤية الخاص بالطابعة.
العَرَض: التجويف (ارتفاع مركزي منخفض)
- الأسباب: شفرة الممسحة ناعمة جدًا أو الضغط مرتفع جدًا فوق الفتحات الكبيرة.
- الفحوصات: فحص حالة الشفرة المطاطية/المعدنية.
Fix: قم بالتبديل إلى ممسحة معدنية؛ قلل الضغط؛ استخدم تصميم فتحة متقاطعة.
Prevention: قم بتحسين تصميم الفتحة للوسادات الكبيرة.
Symptom: تحذيرات عشوائية من الحطام
- Causes: الغبار أو الألياف أو الأكسدة على اللوحة العارية تؤدي إلى إنذارات خاطئة.
- Checks: افحص نظافة لوحات الدوائر المطبوعة الواردة.
- Fix: اضبط حساسية أو إضاءة SPI؛ استخدم منظف لوحات الدوائر المطبوعة/منظف الويب قبل الطباعة.
- Prevention: حسّن ظروف تخزين لوحات الدوائر المطبوعة العارية.
عد فحص معجون اللحام (SPI) مقابل الطرق الأخرى
عند تصميم استراتيجية مراقبة الجودة، غالبًا ما يقارن المهندسون SPI بتقنيات الفحص الأخرى.
SPI مقابل AOI (الفحص البصري الآلي): يحدث SPI قبل وضع المكونات وإعادة التدفق، مع التركيز فقط على معجون اللحام. يحدث فحص AOI بعد إعادة التدفق (أو أحيانًا قبل إعادة التدفق) للتحقق من وضع المكونات، والقطبية، وجودة وصلة اللحام النهائية. أنت بحاجة إلى كليهما: يمنع SPI العيوب، بينما يكتشف AOI أخطاء الوضع.
SPI مقابل فحص الأشعة السينية: يستخدم SPI أضواء بصرية (نمط مواريه) لقياس طوبولوجيا السطح. لا يمكنه الرؤية داخل الوصلة. سيشرح مقدمة فحص الأشعة السينية أن الأشعة السينية ضرورية للرؤية عبر المكون للتحقق من فراغات BGA أو القصر تحت الحزمة بعد إعادة التدفق. يتنبأ SPI بجودة BGA عن طريق قياس حجم المعجون، لكن الأشعة السينية تؤكد ذلك.
SPI ثنائي الأبعاد مقابل ثلاثي الأبعاد: يقوم فحص SPI ثنائي الأبعاد (2D SPI) بالتحقق من المساحة والتغطية فقط (مثل الكاميرا). بينما يقيس فحص SPI ثلاثي الأبعاد (3D SPI) الارتفاع والحجم. بالنسبة للإلكترونيات الحديثة ذات أحجام المكونات المتغيرة، يعد الفحص ثلاثي الأبعاد إلزاميًا لأن الوسادة قد تتمتع بتغطية مثالية للمساحة ولكن بارتفاع غير كافٍ، مما يؤدي إلى وصلة مفتوحة.
عد فحص معجون اللحام (SPI) (DFM)
1. هل تزيد إضافة SPI من تكلفة تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)؟ التكلفة المباشرة لا تذكر مقارنة بالوفورات. بينما يوجد وقت إعداد للآلة، يقلل SPI من تكاليف إعادة العمل عن طريق اكتشاف العيوب قبل عملية إعادة التدفق المكلفة. تتضمن APTPCB فحص SPI كجزء قياسي من عملية الجودة لدينا للوحات المعقدة.
2. كيف يؤثر SPI على المهلة الزمنية للإنتاج؟ يضيف وقتًا ضئيلاً (ثوانٍ لكل لوحة) إلى الدورة. يتم الإعداد بالتوازي مع إعداد الطابعة. بالنسبة لطلبات لوحات الدوائر المطبوعة سريعة التنفيذ، فإن وقت الإعداد الطفيف يستحق تقليل المخاطر.
3. ما هي معايير القبول للمكونات السلبية 0201؟ بالنسبة للمكونات 0201، يعد اتساق الحجم أمرًا أساسيًا. نبحث عادةً عن حجم >80% و <120%، مع عدم السماح بأي تجسير. يجب التحكم بدقة في تباين الارتفاع لمنع تأثير الشاهدة (tombstoning).
4. هل يمكن لـ SPI اكتشاف العيوب في وسادات BGA؟ نعم. SPI هو أفضل أداة لمنع عيوب BGA. يقيس تسطح رواسب المعجون عبر بصمة BGA. إذا كانت إحدى الوسادات ذات حجم منخفض، فمن المحتمل أن تسبب عيب "الرأس في الوسادة" (Head-in-Pillow).
5. ما هي الملفات التي أحتاج إلى إرسالها لبرمجة SPI؟
يجب عليك توفير ملفات Gerber لطبقة المعجون (عادةً .GTP أو .GBP) وملف XY Pick and Place (لمرجع المكونات).
6. كيف تتعاملون مع الإنذارات الكاذبة في فحص SPI؟ غالبًا ما تنشأ الإنذارات الكاذبة من اعوجاج لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو الأكسدة على الفوط. نقوم بضبط مستوى الارتفاع المرجعي وتحسين زوايا الإضاءة. نحن لا نوسع التفاوتات ببساطة لتجاهلها.
7. هل فحص SPI ضروري للوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة؟ نعم، يمكن أن تكون أسطح لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة غير مستوية. يعتبر فحص SPI ثلاثي الأبعاد (3D SPI) أمرًا بالغ الأهمية لتعويض الاختلافات الطفيفة في الارتفاع في مناطق الانتقال لضمان ترسيب المعجون بشكل صحيح.
8. ما الفرق بين نسبة المساحة (Area Ratio) ونسبة الأبعاد (Aspect Ratio) في سياق SPI؟ هذه مصطلحات تصميم الاستنسل. نسبة الأبعاد هي عرض الفتحة / سمك الرقاقة (>1.5). نسبة المساحة هي مساحة فتحة الفتحة / مساحة جدران الفتحة (>0.66). يتحقق فحص SPI مما إذا كانت هذه النسب قد سمحت بتحرير المعجون بنجاح.
9. هل يمكن استخدام بيانات SPI لتصميم قابلية التصنيع (DFM)؟ بالتأكيد. إذا أظهر فحص SPI باستمرار حجمًا منخفضًا على فوط معينة، فإننا نرسل هذه الملاحظات إلى فريق التصميم لضبط أحجام الفتحات في الاستنسل أو تعديل بصمة لوحة الدوائر المطبوعة في المراجعات المستقبلية.
10. كيف يرتبط فحص SPI بأساسيات الفحص البصري التلقائي (AOI)؟ بينما تركز أساسيات الفحص البصري التلقائي (AOI) على وجود المكونات وحشوات اللحام، يركز فحص SPI على كمية المواد الخام (المعجون). يعتبر الفشل في فحص SPI مؤشرًا رئيسيًا على الفشل في فحص AOI.
عد فحص معجون اللحام (SPI) (المصطلحات الرئيسية)
| المصطلح | التعريف |
|---|---|
| Volume | الحجم الكلي لمعجون اللحام المترسب على وسادة، ويُحسب كـ المساحة × الارتفاع. |
| Coplanarity | أقصى فرق في الارتفاع بين أعلى وأدنى رواسب المعجون ضمن بصمة مكون واحد (حرج لـ BGAs). |
| Moiré Fringe | تقنية بصرية تستخدم أنماط التداخل لقياس الارتفاع ثلاثي الأبعاد لمعجون اللحام. |
| Slump | ميل معجون اللحام للانتشار وفقدان الارتفاع بعد الطباعة ولكن قبل إعادة التدفق. |
| Bridging | معجون لحام يربط وسادتين متجاورتين، مما يؤدي إلى دائرة قصر. |
| Dog Ears | قمم المعجون في زوايا الوسادة الناتجة عن ضعف الفصل عن الاستنسل. |
| Tombstoning | عيب حيث يقف المكون على أحد طرفيه؛ غالبًا ما يكون سببه حجم المعجون غير المتساوي (يتم اكتشافه بواسطة SPI). |
| Zero Plane | مستوى الارتفاع المرجعي لسطح لوحة الدوائر المطبوعة العارية (قناع اللحام) المستخدم لحساب ارتفاع المعجون. |
| SPC | التحكم الإحصائي في العمليات؛ استخدام بيانات SPI لمراقبة استقرار العملية بمرور الوقت. |
| Transfer Efficiency | النسبة المئوية لحجم المعجون المترسب على لوحة الدوائر المطبوعة مقارنة بحجم الفتحة. |
عد فحص معجون اللحام (SPI) (SPI لتصميم قابلية التصنيع (DFM) + تسعير)
هل أنت مستعد لضمان زيادة إنتاجية لوحات PCBA الخاصة بك إلى أقصى حد؟ توفر APTPCB فحص SPI ثلاثي الأبعاد الشامل كجزء من خدمات التجميع لدينا، مما يضمن أن لوحاتك تلبي أعلى معايير الموثوقية.
للحصول على عرض أسعار دقيق ومراجعة DFM، يرجى إرسال:
- ملفات جربر (Gerber Files): تحديداً طبقة المعجون وطبقات النحاس.
- BOM (قائمة المواد): لتحديد المكونات الحيوية مثل BGAs أو الموصلات ذات الخطوة الدقيقة.
- رسومات التجميع: تشير إلى أي متطلبات خاصة للتغطية أو المعجون.
- الكمية: حجم الإنتاج الأولي (النموذج الأولي) أو الإنتاج الضخم.
عد فحص معجون اللحام (SPI)
إن تطبيق سير عمل قوي لـ دليل فحص SPI هو الخطوة الأكثر فعالية لتقليل عيوب SMT. من خلال المراقبة الصارمة لمعلمات الحجم والارتفاع والإزاحة، يمكن للمهندسين القضاء فعليًا على مشكلات اللحام قبل أن تصبح دائمة. سواء كنت تقوم بإنشاء نموذج أولي للوحة HDI معقدة أو توسيع نطاق الإنتاج، فإن الاعتماد على عمليات SPI القائمة على البيانات يضمن أن كل وصلة سليمة ميكانيكيًا وكهربائيًا.