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SMT 技术文章

SPI首件为什么卡体积CpK 1.33?锡膏体积判读

从工艺现场解释SPI首件为什么把锡膏体积CpK 1.33当门槛:讲清CpK算法、首件样本少带来的偏差、钢网开孔与面积比的影响,以及把首件SPI做稳的具体做法。

SPI首件卡CpK 1.33,卡的是锡膏体积的稳定度

SPI首件报告里最容易被判NG的一项,就是锡膏体积CpK不到1.33。CpK 1.33对应的是过程均值到规格限的距离有4个标准差,换算成良品能力大约是两个九。首件阶段样本只有几十个焊盘,CpK天然波动大,所以很多厂把首件CpK当参考、把批量CpK当判据。我的做法是:首件必须看CpK,但允许用连续三块板的数据合并算,避免单板偶然性把线停掉。

锡膏体积的规格限不是拍脑袋定的,通常按钢网开孔理论体积的±30%到±50%设。0.10mm钢网、面积比低于0.66的开孔,锡膏释放本来就吃力,体积均值会往下掉,CpK跟着垮。所以首件卡CpK,本质上卡的是钢网开孔设计和印刷参数匹配不匹配。

首件锡膏体积CpK低,先查钢网开孔再调印刷

现场遇到首件CpK低,我按这个顺序查:先看面积比,小于0.66的开孔单独列出来,这类开孔在0.12mm以下钢网上很难稳住体积;再看开孔内缩,引脚类焊盘按引脚宽度内缩0.05mm开孔,能明显减少锡膏侧溢、把体积拉回中心;最后才动印刷参数,刮刀角度从45°往60°调、印刷速度降到20–30mm/s、脱模速度放慢。顺序反了,参数调一圈也救不回设计缺陷。

氮气回流焊之前,锡膏体积的离散度直接决定虚焊和锡珠的走向。体积偏下限的焊点,回流后爬锡不足;偏上限的,容易在QFN和01005元件旁边留锡珠。把首件CpK做到1.33以上,是给后续批量一个可复现的起点,不是给客户看的数字。找SMT贴片加工厂打样时,可以要求对方提供首件SPI的CpK和体积分布图,比只看一张AOI截图有用。

CpK 1.33在首件和批量上不是一回事

首件样本少,CpK的置信区间很宽。我的判断是:首件CpK低于1.0,必须停下来查钢网和印刷;1.0到1.33之间,可以放行但要加密抽检;高于1.33,按正常批量管控走。批量阶段再用SPI的CpK做趋势监控,连续几批往下掉,说明钢网在堵孔或者锡膏在变干,这时候换锡膏比调参数管用。

锡膏本身的状态也影响体积。SAC305锡膏回温不足、搅拌后静置时间不够,黏度不稳,印刷体积就飘。首件前把锡膏回温做到2小时以上、搅拌后静置15分钟再用,是低成本换稳定性的做法。这套做法和品质管控里的来料检验、首件确认是连着的,单靠SPI一台设备卡不住。

把首件SPI做稳,落到三个动作

第一,首件板固定用同一批锡膏、同一张钢网,避免变量混进来。第二,SPI程序里的体积规格限按开孔理论体积算,不要照抄设备默认值。第三,首件报告里附上CpK和体积直方图,批量生产时每两小时抽一块板复测,看CpK有没有漂移。程序烧录和功能测试之前,锡膏体积这一关没过,后面的工序都是白做。

如果你正在评估PCBA代工代料供应商,直接问一句:首件SPI的锡膏体积CpK按什么规格限算、样本量多少。答得清楚的人,工艺底子不会差。

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技术答疑

问:SPI首件CpK一定要做到1.33吗?

答:不一定,首件样本少,CpK波动大。行业通行做法是首件CpK低于1.0停线查钢网,1.0到1.33放行但加密抽检,批量阶段再按1.33管控。

问:锡膏体积CpK低,先调印刷机还是先改钢网?

答:先查钢网开孔面积比和内缩量。面积比低于0.66的开孔,调印刷参数救不回来,要先改开孔设计。

问:首件SPI样本量取多少合适?

答:单板所有测试焊盘都纳入计算,通常几十到上百个点。样本太少时,建议连续测三块板合并算CpK,减少偶然性。

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