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如何稽核专业电子代工服务公司OEM-EMS的制造能力,第2部分
  2021-07-27      76

Ray Prasad咨询集团SMT解决方案

正如我在本系列专栏的第1部分中所提到的,在过去的二十年中,OEM或EMS外包数量急剧增加,这也导致了直通率的下降。我进一步概述了稽核过程,以评估OEM或EMS公司的制造能力。在本专栏中,我将重点介绍供应商的技术和制造能力。

尽管我将这些问题分为不同的类别,即技术、制造、品质和RoHS合规性,但会有重叠。然而,这些问题属于哪一类并不重要,但应该提出这些问题。它们旨在帮助生成与您的产品和您计划稽核的生产地点相关的问题。

制造问题

有一些与业务相关的问题应该被提出,旨在确定供应商的财务稳定性、企业的长期生存能力、定价政策和品质标准。您还应该询问生产线的生产能力,以及您的产品的可用产能,以确定是否匹配。在本系列专栏中,我不涉及这些业务领域;相反,我将只关注技术领域。

你可以先问一下公司目前生产的各种产品中使用的组件类型,以及这些产品的缺陷水平(PPMO和直通率)。对这一问题的回答将很好地诠释制造商的能力。

你可以要求供应商检查他们目前正在制造的产品中使用的封装类型和间距。以下是一些示例,但基本思路是了解供应商处理最大和最小I/O计数和最小间距的能力,以确定供应商正在制造产品中的组件类型:

•使用的通孔组件类型

•最小组件(0402、0201和1005)

•带有细间距焊盘(0.4毫米间距)的电阻网络

•BTC,如QFN、DFN,LGA

•0.4-mm和0.3-mm间距的QFP

•0.5-mm间距的CSP/BGA

•小于0.5-mm间距的CSP/BGA/细间距

•最大BGA I/O计数

•层叠封装(PoP)

•其他(请列出)

封装类型及其间距在缺陷级别中起关键作用。例如,正如我在之前的专栏文章中所讨论的,这里简要总结了不同类型封装可能存在的缺陷:

•镀通孔(PTH):4000 PPM

•翼型引脚:1400 PPM

•芯片、BGA、J型引脚:约600 PPM

•所有类型的平均值:1,079 PPM

值得注意的是,通孔组件会导致最高级别的缺陷。这并不奇怪,因为焊接通孔元件最常见的工艺是波峰焊,它有太多的变量来控制。通孔的数量已经急剧减少,但是在未来一段时间内不会消失,您或您的供应商可考虑PTH的自动选择性焊接,以减少PTH缺陷。

在同一项研究中,作者发现铅的类型及其间距在缺陷中起着重要作用:

•16密耳间距(0.4 mm):13088 PPM

•20密耳间距(0.5 mm):1878 PPM

•25密耳间距:950 PPM

•50密耳间距:650 PPM

当间距低于0.5 mm时,缺陷水平会急剧上升。如果你不能避免0.4毫米间距,你真的需要把重点放在你的供应商的制造能力,以成功地处理超细间距封装易断的引脚。换言之,如果你的产品含有低于0.5毫米间距的元器件,很少有公司能稳定地制造出高品质的产品。因此,如果您需要组装超细间距的组件,那么您的稽核过程必须更加严格。

没有完美的PCB表面处理。所有表面处理,如HASL、OSP、ENIG、浸银和浸锡都有其优缺点。在大多数情况下,组装制造商并不自己生产PCB,而是从PCB供应商处采购。组装制造商负责选择自己的PCB供应商。另一方面,如果您指定了表面处理,您应该向PCB供应商询问相同的问题。

这里有四个问题的例子,你的产品上使用不同的表面处理时这些问题应该被问到:

1.ENIG表面处理:你有没有遇到过黑焊盘问题?怎么解决的?很少有供应商愿意承认这个问题,但是黑焊盘是ENIG的一个潜在问题,你应该问问。

2.浸银:你有没有遇到过香槟微孔问题?如果是的话,这是如何解决的?

3.OSP:您有没有遇到过混合组件波峰焊过程中BGA掉球或与塞孔相关的问题?您是否要使用活性更强的助焊剂或氮气来达到100%的塞孔?即使只需要75%的塞孔,如果你总是做75%这个最低限,其品质也是不可接受的。

4.HASL:由于这种表面处理的固有问题是表面不均匀,所以确实值得询问供应商是否成功地将HASL用于BTC、BGA或细间距封装。很少有人能提出这一说法,这也是当初不用HASL的原因。不久前,主流的表面处理是HASL。除了用HASL获得均匀的焊料涂层外,板翘曲也可能是HASL的问题。对于大多数使用更细间距、BGAs和BTC的公司来说,HASL确实不是一个好的选择。

由于可用性限制,许多公司最终在同一块板上使用了锡铅和无铅组件。这些组件分为通常称为向前或向后兼容的方案。关键问题是选择合适的峰值回流温度,因为锡铅和无铅组件需要不同的峰值回流温度,才能进行适当的回流。

需要问的关键问题如下:

•组装商如何处理同一板上的锡铅和无铅BGA?

•使用什么峰值温度防止锡铅BGAs/QFP过热,同时不影响无铅BGAs的适当回流?

•当您的大部分部件是锡铅,但BGAs为无铅时,您使用的回流峰值温度和TAL是什么?•供应商是否知道TAL和真实TAL之间的差异?(TAL是液态保持时间,即使只有一个组件达到峰值温度。另一方面,真实的TAL是所有被监控部件都能达到峰值温度。当您测量BGA温度,特别是内外BGA球的温度时,这会产生很大的差异。)

处理和控制湿敏部件并跟踪其暴露时间是另一个值得深入研究的问题,因为很少有公司正确地处理湿敏部件:

•当湿敏BGAs的暴露时间已超期,烘烤的处理程序是什么?

•您烘烤湿敏元件的次数(某些湿敏元件仅允许一次)?

在短期稽核过程中,很难发现公司缺陷的严重性。但是,在过去六个月里,找到桥接与断路的比率可以让你很好地了解现场故障的程度。短路比断路多出六倍是一个好兆头,因为任何检查或测试都能检出短路。另一方面,断路可以轻松逃脱检查和测试,并在很短的时间后又来骚扰你。如果你很难找到能满足这些标准的供应商,不要感到惊讶,但是如果你发现一个产品中有更多短路不良的供应商,你会感到惊讶(并且高兴)。

询问产品上使用的测试策略(ICT、飞针测试、功能测试等)也很重要,尤其是当你看到车间里有一大堆无法修复的不良品时。在不使用ICT且不良率高的公司中,一大堆无法修复的不良品是很常见的。

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技术问题

公司使用的设备类型很重要。然而,详细和正式的设计和工艺文件以及针对操作员、技术人员和工程师的广泛培训计划是公司强大的SMT基础设施的关键要素。你应该询问从事制造工艺开发和生产车间工作的工程师人数,以及他们的资质。这些问题应该用来评估他们对技术的理解。

例如,您应该询问锡膏的特性(成分、金属含量、粒度范围等),以查看选择它们的原因:•什么是焊料应用方法(钢网或丝印)?

•为什么选择这种方法?

•锡膏沉积厚度是多少?

•如果在同一块板上使用细间距,厚度要求是否会改变?

•在具有标准表面贴装和细间距的电路板上印刷锡膏的方法是什么(不同的钢板厚度与钢板开孔的微调整)?

•他们是否研究了每种方法可能产生的影响?

•是否发生细间距元器件脚跟部位锡量正常,而标准元器件焊点少锡的情况?

•使用的回流焊接方法是什么(气相、红外、对流或其组合)?

•电路板表面和焊点处的典型温度曲线是什么?

•他们是否为每块板子设定了独特的温度曲线?

•热电偶是如何连接的,在哪里连接的?

•热电偶是否附着在表面或焊点上?

•电路板是否钻孔以便将热电偶连接到BGA球的外层和内层?

•如果没有,他们如何知道BGA球是否真的回流焊接?

•回流焊工艺是否匹配制造产量?

在开发温度曲线时,BGA所需的温度曲线类型(较短的吸热时间)与BTC所需的温度曲线类型(较长的保持时间)之间存在固有的冲突。当两者都在同一个板上时,供应商会怎么做,可能会是什么情况?开发一个电子组件的回流模式就像要计算出烘烤曲线的时间和温度,在相同的烤箱中,在相同的温度下,在相同的时间里烘烤火鸡、鸡肉和虾,而不会使火鸡不熟或虾过熟。

您的问题应侧重在评估人员解决复杂装配中需要处理的复杂技术问题的内在技术能力:•使用什么清洗方法和清洗剂?

•如何监控板子的清洁度?

•使用哪种维修/返工设备?

•维修每种表面贴装器件的温度曲线是什么?

要确定公司是否有经验或计划开发新技术的能力,如BTC、BGA和超细间距封装(如果您的产品现在或将来需要),您应该询问与该技术相关的详细问题。例如:

•您是否计划在BTC中焊接脚尖与两侧焊点,如果是,如何实现?

•如何确保获得足够的锡膏厚度,以防止潜在的断路,而不会产生过多的空洞?

•如何防止锡膏滴入热风焊盘的通孔中?

•您认为PBGA的主要关注点是什么,它们与PQFP相比如何?

•如何解决枕头效应的

虚焊问题

•如果您在锡膏高度、回流焊温度曲线方面尽了最大努力,您认为组件供应商是否负责HIP虚焊问题

•您喜欢使用铜箔独立焊盘还是绿油防焊限定焊盘?为什么?

•您如何看待某些公司采用的方法,将绿油无间隙地喷到焊盘边缘?

•您更喜欢盘中孔塞孔设计还是传统的通孔设计,为什么?

•您是否对不同间距、焊盘尺寸、线宽/间距等的PCB布线及其对层数的影响进行过评估?•您是否试验过不同的焊盘尺寸及其对产量的影响?

结论

本专栏问题背后的想法是确定公司是否进行了广泛的工艺评估,以及他们是否了解关键材料和工艺变量对产品品质和可靠性的重要性。在很短的访问期内,如果公司中有人了解这些问题,或者他们只是遵循元器件和原材料供应商的建议,结果将是大相径庭的。你知道有多少元器件和原材料供应商生产PCBAs?他们的建议有多有用?

还应该注意到,这些问题的目的不是向公司说明流程,而是评估他们的理解和能力。你应该重点关注终端需求,让组装制造商关注如何最好地满足这些需求。你只是想确定他们是否能满足你的要求。在我的下一篇文章中,我将以有关品质和RoHS合规性的问题来结束本系列专栏。SMT007

雷·普拉萨德是雷·普拉萨德咨询集团的总裁,也是教科书《表面贴装技术:原理与实践》的作者。普拉萨德还是电子行业最高荣誉IPC名人堂的入选者,在SMT的各个领域拥有数十年的经验,包括他在波音和英特尔领导并实施SMT;帮助全球OEM和EMS客户建立强大、内部、可自我运行的SMT基础设施;他还提供现场教学,深入的SMT课程。可以通过smtsolver@rayprasad.com联系他。更多详情请访问rayprasad.com网站. 若要阅读过去的专栏或联系Prasad,请单击此处。

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