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PCBA中的鱼眼针脚压接制程的典型不良分析与改善方案

你知道什么是鱼眼针脚吗?其在PCB板上的压接工艺应属于PCBA加工工艺(按位置)还是组装工艺(按方法)?如何检测压接效果?压接不良的主要因素是什么,应该采用什么样的分析方法?什么是“TP值”“VMM”“ PARS本文通过分析鱼眼针脚连接器压接故障案例的过程,让您充分掌握压接过程的现象和本质。

一、压接工艺简介

压接是将弹性或实心插针引脚压入PCB金属化孔形成机械连接和电气连接的连接过程。该技术已广泛应用于各个领域PCBA在通信、汽车、机车、军工等领域。

与传统焊接工艺相比,压接工艺的优点主要体现在:

1、PCB无热应力;

2.焊剂残渣、锡珠、锡丝不影响可靠连接;

3.焊接过程中没有常见的虚焊和短路;

4、接触阻抗确定,高频性能好;

5.整个连接器或单针脚易于更换,便于合理使用各针脚,具有良好的可维护性;

6.采用压接工艺PCB不需要清洗,节约成本,环保安全。

压接工艺主要有两种插针:

1心插针脚,保持插针与通孔之间良好接触的力是通孔的弹性变形力。

2.弹性变形(鱼眼针脚)EoN)保持插针与通孔良好接触的力是插针的弹性变形力。

与实心插针相比,弹性插针对PCB金属化通孔的尺寸精度要求降低;较小的插入力;允许在同一块PCBA金属化通孔多次插拔(可维修性好)。因此,目前,PCBA在加工过程中,主要采用可弹性变形的插针脚或鱼眼插针。

虽然鱼眼针脚压接工艺已经应用于通信和工业领域近50年,但随着互联网技术的发展,产品和PCBA部件的设计变得越来越复杂,压接技术仍面临挑战,需要严格控制机器性能、工具设计和材料质量控制,以确保鱼眼针的高精度直接压入PCB孔,否则会出现针脚弯曲、涂层损坏等问题,压接压接过程中必须考虑和解决的。

二、案件原因

压接工艺不良:产品生产时,压接站不良率较高,平均不良率为2%。

三、问题调查

1、目视检测

目视检查是一种简单直接的不良确认方法。压接后发现PCBA上部连接器超出规定要求,拔出连接器发现针脚弯曲。

2、AOI 检测

压接后,在引脚伸出面100%AOI在线检测发现安装孔没有引脚伸出,连接器拔出发现针脚弯曲。

3、5D 检测

用5D-Xray确认AOI报告不良,检测孔内部特征,发现PCB孔内无针脚,拆卸后发现针脚弯曲,未进入安装孔。

4、功能检测

功能测试不良显示Port 11 Time Out并显示不良代码,对不良产品进行5D重新检测并拆卸连接器进行确认,发现不良原因是针脚弯曲,没有进入安装孔。

四、根本原因分析

针对针脚弯曲无法进入安装孔的问题,从以下两个方面进行分析:

1.分析压接工艺流程,确认PCBA这个问题可能发生在加工过程中。

2.头脑风暴,尽量找出问题的可能原因。

经过这两个方面的分析,找出了PCBA针脚弯曲的四个潜在关键因素:

1.连接器针脚的位置尺寸PCB安装孔不匹配

分析连接器针脚的位置尺寸,设置基准点(0,0),然后使用VMM 其他84个主针脚相对于原点的中心位置坐标进行测试(x,y)。

使用5个连接器VMM测量,得到84组数据然后与PCB Gerber比较测量数据,计算偏移量和TP值做对比,(TP=SQRT [(x1-x0) 2 (y1-y0) 2)]),如TP≤0.155mm,尺寸在要求范围内。测试发现了四个连接器中最大的TP如果值超过要求范围,我们将压接并组装这五个连接器。结果显示 这4个TP超出要求(>0.155mm)针脚弯曲的连接器不能完全压入PCB安装孔。而TP值小于0.155mm连接器组装正常。

上述结果显示了连接器TP是鉴定来料针脚偏位的主要标准,TP值超出0.155mm针脚弯曲的主要根源之一。

2.压接机和压接工具性能不稳定,不能满足正常压接要求

1)机器压力稳定性评估,压接机CPK是2.说明机械性能好。

2)压接机压接平台平整度分析,测试方法参考 JESD22-B108,取平面36点,测量点到测量基准的高差,测量出压接工作台的平整度为0.而机器规格≤0.15mm,表示其平整度对PCBA压接组装无影响。

3)以同样的方式测试夹具的平整度,0.1mm高于规格0.15mm,符合生产条件。

4)基于IPC/JEDEC9704,压接过程PCBA应力测试。4个角落布置42个感应头的关键元件(BGA, IC…)。测试应力低于500ue,应力变化率低于919ue/s,因此,夹具在应力和应力变化率方面具有良好的性能。

3.压接程序和曲线设计不符合生产要求

在实际压接组装中,PCBA加工的生产线程序和曲线(PARS)符合机器设置规范。

1.设置压力过大或报警不足;

2、曲线PARS值设为 25% ,取值开始于0.01inch(英寸),距离 设为 0.005 inch ,压接程序和曲线(PARS )按压接规范设置。

4.参数设置不合理

对不同的供应商PCB压力与压接速度的关系设计DOE,分析认为,压力和速度是压接过程的关键因素:但低速、低压设置较好,不会导致脚弯曲问题,这与实际情况有关PCBA生产参数一致。

五、针脚折弯问题改进方案

针对之前的分析结果, 我们设计了以下改进方案:

1.反馈供应商改进,将分析结果反馈给供应商,要求连接器TP值误差控制在0.15mm范围内。

2、加强PCBA进料检查、设计制作筛选量具、量具各孔的中心值和PCB Gerber相比,TP值为0.05mm,在供应商彻底改进材料之前,筛选和使用所有材料。

针对PCBA安装工艺特点,优化产品设计,在连接器上添加导向柱,并在相应的连接器上添加导向柱PCB对针脚、导向孔、导向柱的尺寸要求如下:

1.导脚高于针脚0.1-0.5mm;

2、导向柱直径:2.0mm;

三、总高控制:PCB厚度 2.0mm;

4、PCB增加两个直径为2.1±0.1mm的定位孔。

六、改进结果

试产前用新的检测量具筛选PCBA来料验证了机器和夹具的性能和程序曲线(PARS)、鱼骨图上分析的参数设置和其他元素。由于试产量大(100000pcs), 如果针脚弯曲率超过改善前0,则采用小批量分组试产。.95% ,及时报警,停止生产。下表显示的是试产结果,与改善前相比,改善后的不良率大幅度减少到0.07%。基本达到了PCBA加工生产的质量要求。

转载自:http://www.eefocus.com/gzpeite/blog/17-05/419718_91b28.html

标签: 连接器pin针折弯连接器插针用退针器2mm压接连接器

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