SMT工艺​质量评价体系

SMT工艺质量评价体系

PCBA组装工艺如何，通常会用到直通率、不良焊点率、综合制造指标等概念。一般情况下，这些指标反映的都是SMT组装工程内的质量水平，没有涵盖工程外发现的焊点缺陷数。

1直通率

    直通率，也称首次通过率（First Time Yield），指在某个时间段首次通过生产线的PCBA合格率，用百分比表示。

YFT=（通过检查的PCBA数／检查的PCBA总数）×100％

由于它是一个以时间段为单位、以合格产品为单位统计的一个数据，因此，它表达的含义非常明了．主管、客户非常容易理解。但需要注意两点：这个指标是以所组装的板为特定目标的，在同一工艺条件，不同密度和大小的板其直通率相差很大；各厂对直通率的计算节点不完全一致，有的就是以再流焊后的合格板进行统计的，有的以测试后合格板进行统计的，它包括了工艺对物料的质量影响，因此建议直通率以测试合格的板进行统计。

2焊点不良率

    焊点不良率，一般用百万焊点中的不良焊点数表示，单位ppm。

ppm=（∑ds／∑Ot）×10⁶

式中  ∑ds——缺陷焊点数；

∑Ot——总焊点数。

焊点不良率，是针对不符合要求的焊点进行统计的一个指标，反映了SMT工艺的结果质量。相对于每百万机会缺陷数（DPMO），它不需要对印刷、贴片工序进行缺陷统计和再流焊接后对焊点缺陷原因进行甄别，比较简单，易于操作。但另一方面，它不能反映组装全过程各工序的控制水平，不能得到各工序的工艺控制质量数据（如工序的DPM0数据），不利于过程的改进。

3  每百万机会缺陷数（DPMO）

    根据IPC-7912定义的理解，每百万机会缺陷数（DPMO）可以用下式表示

DPMO=[（∑ds十∑dp+∑dt）／（∑Os+∑Op十∑Ot）]×10⁶

式中  ∑ds——焊膏印刷缺陷数（以印刷缺陷的板数计）；

∑dp——贴片缺陷数（以贴装缺陷的元件数计）；

∑dt——焊点缺陷数（以焊点缺陷数计）；

∑Os——焊膏印刷缺陷机会数（以印刷板数计）；

∑Op——贴片机会数（以贴装元件数计）；

∑Ot——蝗点机会数（以焊点数计）。

从DPMO的计算公式我们可以看到，在得到SMT组装DPMO数据的丑寸候，我们也会很容易地获得各工序的DPMO数据。它对于工程改进有很大的帮助。不足之处是在计算焊点缺陷数驸，需要捋焊膏印刷、贴片引起的缺陷焊点剔除掉，因为SMT组装DPMO的数据处理遵从的是“不重复统计”原则，这在实际操作中比较困难，原因是印刷、贴片缺陷与焊点缺陷并不是一一对应的和必然的，在计算缺陷焊点数时，我们只能简单地把前面工序有问题的焊点算在前工序身上。

另外，有些日本企业也用到“工程内不良率”这个概念，印刷缺陷以板数计，贴片、焊接缺陷均以元件数计，三者相加作为分子，把所贴板数乘以元件数作为分母，除数的ppm值就是“工程内不良率”。

从此例可以了解到，不是所有的企业遵从以上的计算方法，有些企业根据自己的实际情况，多少“改造”了这些概念的内涵，尽管也使用这些概念。同时，如果缺陷的检查没有采用科学的手段，数据本身的可信度就是一个很大的问题。因此，必须认识到这些

数据，在不同企业间并不完全具有可比性。

下面以大多数通信PCBA统计数据为例，我们建立一个模型，对比上述几个数据的关系及大小．以期有一个基本的数量概念。这个模型板的数据为：

元件数：400个；

总焊点数：2000--4000个。

假设焊点不良率为50ppm（反映了实际的工艺控制水平），过程缺陷分布的统计数据为：焊膏印刷导致的焊点缺陷占65％，贴片占10％，焊接占25％，印刷过程直通率98％。

那么，直通率为0.99995²⁰⁰⁰～O.99995⁴⁰⁰⁰=90.4％～13.5％。

DPMO约为（5+0.5+12.5）／（250+100000+1000000）=16.3ppm（以250块板计算）

从此例可以大致了解到直通率与PCBA的焊点总数有关，焊点总数越多，直通率就越低。而DPM0与PCBA的焊点不良率，根据平均统计数据，基本上有一个比例关系，其大小约为焊点不良率的1／3。因此，与其他企业工艺能力进行对比，最好选取焊点不良率指标为好。

4  焊点缺陷的判别

    焊点是否符合要求，一般根据IPC-A-610（注释1，见底部）进行判别，除非客户有特别要求。IPC-A-610的可接受条件基于对产品的分级而确定的。

IPC-A-610根据产品性能的要求把电子产品划分为三级，即通用类电子产品（1级）、专用服务类电子产品（2级）和高性能电子产品（3级）等三级。l级产品包括消费类电子产品、l部分计算机及奠外围设备；2级产品包括通信设备、复杂的商业机器，高性能、长寿命要求的仪器。这类产品需要持久的寿命，但不要求必须保持不间断工作，外观上也允许有缺陷；3级产品包括持续运行或严格按照指令运行的设备和产品。这类产品在使用中不能出现中断，如飞行控制系统、救生设备。

对Sn—Pb焊点的通用要求为：

（1）焊锡合金在起始表面达到润湿，润湿角小于90°（虚焊点往往不是这样）；

（2）焊点具有明亮、光滑、有光泽的表面，并在待焊件之间形成凹月面。
 

对插装元件焊点的要求为（1、2级要求：

（1）通孔最小50％的垂直填充；

（2）引脚和孔壁润温最少180°。
 

对Chip类元件焊点的要求为（1、2级要求）：

（1）侧面偏移≤元件可焊端宽度或焊盘宽度的50％；

（2）端面偏移不超出焊盘（可见焊点重叠）。
 

对无引线塑封器件焊点的要求为（1、2级要求）：

（1）焊点宽度≥元件可焊端面宽度的50％；

（2）侧面焊点长度≥元件可焊端面高度或焊盘长度的50％；

（3）最大跟部高度不能超过引线折弯处。
 

一般情况下，只要满足连接的可靠性，电的可靠性就不会有问题，详见IPC-A-610。

以上我们介绍了工艺质量控制的基本概念、控制体系的组成及管理体系的组织架构和绩效指标设计、工艺规范体系的基本组成。后面的文章我们将全面介绍控制体系中的每项控制措施及其要求。

 

注释1：

IPC-A-610（电子组件的可接受性）是全球使用最广泛的电子组装标准，对于所有质量保证和组装部门是必不可少的。IPC-A-610F阐释了业界认可的电子组件工艺要求，通过彩色图片和示意图详细说明了可接受及缺陷情形。本版本（指IPC-A-610F，目前最新版）包含两种新的SMT端子类型，更新了镀覆孔填充要求和BGA空洞要求。此外，文字表述尽可能修订得更容易阅读及有助于理解，而未消除任何要求。

主要内容包括挠性电路板的连接、子母板、部件叠装、无铅和锡铅要求、元器件方向及通孔、SMT焊接要求及清洗、标记、涂覆、层压板要求。

IPC-A-610对所有检验员、操作员和培训员是无价之宝。F版本共有814张关于可接受性要求的图片和示意图，其中86张为新增或更新的。标准中的要求已与业界认可的其它标准要求保持同步，可与材料及工艺标准IPC J-STD-001配套使用。全文共424页。2014年7月出版。2015年1月翻译。

以上摘录自Association Connecting Electronics Industries（即 “连接电子行业的协会”，IPC官网，www.ipc.org），关于IPC-A-610F的说明。相关文档可到官网下载，需付费，截止目前为止（2016.3）价格为：IPC成员国:$75.00美元；　　非会员:$ 148.00美元。