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案例分享(二十九):用Solder Fortification焊片解決QFN空洞問題

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2023年 9月 02日
故事背景:點擊查看往期推文

由于瓜達拉哈拉工廠大約5%的Druid手機被退貨,羅伯被派往工廠解決問題,從山姆的描述得知是QFN底部的焊墊出現(xiàn)了空洞,羅伯認為可能需要使用Solder Fortification焊片來解決問題,并希望皮特能夠一同前往。令他感到尷尬的是山姆也開起了他和帕蒂的玩笑…..

在飛往墨西哥瓜達拉哈拉飛機上,羅伯仍有些按捺不住的興奮,他對順利解決空洞問題十拿九穩(wěn),看看坐在旁邊的皮特,讓他信心又多了一層。原本還擔心帕蒂會因為他先斬后奏請皮特一起去出差而生氣。實際上帕蒂很爽快的就同意了,因為她明白羅伯如果此行成功,定能從中受益良多。

飛機盤旋準備降落時,羅伯開始為過海關(guān)做準備。他一直認為,用紅綠燈的方法來確定是否要檢查乘客的行李有些奇怪。“唉,算了,入鄉(xiāng)隨俗吧?!绷_伯心里說。

穿過瓜達拉哈拉車水馬龍的街道,從機場到工廠的車程大約40公里。到達工廠后,羅伯看到來迎接的米格爾·門多薩,不禁先松了一口氣。羅伯過去曾與米格爾共事過,米格爾是工藝工程師,羅伯過去也非常敬重他。

寒暄過后,米格爾告訴羅伯和皮特,按計劃將先要與工廠總經(jīng)理舉行一次項目啟動會議,總經(jīng)理來自美國,名叫格蘭特·威爾遜。會議開始時,羅伯用西班牙語向威爾遜介紹了自己。

“哇!”威爾遜聽到后笑著說。“別人問我是雙語、三語,還是只會母語的美國人時,我不得不說我是只會母語的美國人。不過,我正在上西班牙語課?!?/p>

羅伯轉(zhuǎn)頭看了看米格爾,只見他翻了個白眼。但是,羅伯認為威爾遜肯去上西班牙語課至少是一種友好的表現(xiàn)。

羅伯提議:“也許在座有誰可以介紹一下問題的現(xiàn)狀和已經(jīng)執(zhí)行過的動作”。

“米格爾,你能向羅伯介紹一下我們現(xiàn)在的情況嗎?”威爾遜問道。

米格爾于是說道:“Druid手機的退貨率為5%。幾乎所有問題都指向高功率QFN焊墊下的大空洞,空洞率約為50-70%。大約一周前,我們根據(jù)在2011年國際表面貼裝技術(shù)協(xié)會會議上由德里克·赫倫、劉彥博士和李寧成博士合著的論文《QFN 組裝中的空洞控制》里的建議優(yōu)化了鋼網(wǎng)開孔設計,幫助焊錫膏揮發(fā)物的排出,空洞率降至30-50%?!?/p>

羅伯問道:“空洞率的規(guī)格要求是多少?”。

“現(xiàn)在不能確定,”米格爾回答。

格蘭特·威爾遜說:“所以,我們現(xiàn)在有兩個問題——一是確定30-50%的空洞率是否可接受,另一個就是進一步降低空洞率。”

“他的這番話倒也鞭辟入里?!绷_伯心想。

接著開口補充道:“我談一下個人的意見,如果需要將空洞率控制在30%以下,這可能需要用到Solder Fortification焊片。空洞不僅是與焊錫膏放氣有關(guān),這么高比例空洞率很大可能是由焊料不足導致的”。

“好吧。你們兩個去解決問題,有了結(jié)果向我匯報。給你們?nèi)斓臅r間,”威爾遜口氣嚴肅。

羅伯、皮特和米格爾從會議室出來就直接進入車間。羅伯非常高興皮特也來到了現(xiàn)場,因為他是設置優(yōu)化貼片機的專家。羅伯準備一些Solder Fortification焊片,因為他知道肯能用得上。在與QFN供應商電話溝通后,項目組確定先以空洞率低于30%作為目標。羅伯查看了近期的實驗數(shù)據(jù),對比了鋼網(wǎng)開孔優(yōu)化前后空洞的X光照片。這些都令羅伯印象深刻,但同時又認為做還不夠。

(以下對話翻譯自西班牙語)

“米格爾,我建議在兩個最關(guān)鍵的QFN上測試Solder Fortification焊片,”羅伯說道?!翱斩葱纬傻闹饕蛴袃蓚€。第一個是助焊劑揮發(fā)物不充分,第二個是焊料不足。因為大多數(shù)人沒有意識到焊錫膏中的金屬體積只有50%。在這種情況下,如果要降低空洞率,可以考慮使用Solder Fortification焊片,增加錫量”。

羅伯隨后給米格爾看了賽斯·霍默在 2011年國際表面貼裝技術(shù)協(xié)會會議上發(fā)表的論文《使用預制焊片減少Q(mào)FN元件的空洞》。論文里詳細介紹了使用Solder Fortification焊片解決QFN空洞的成功案例。按論文里的介紹,羅伯和米格爾花了大半天的時間建立起了一條使用Solder Fortification焊片生產(chǎn)線。打了100塊手機板,空洞率僅為10.5%。

第二天一早,項目組成員一起到了格蘭特·威爾遜辦公室。

威爾遜問道:“從你們臉上的笑容來看,我猜你們成功了,是嗎?”

羅伯首先解釋了為什么焊片是必須的,又說明了測試過程和結(jié)果,然后停下來等著威爾遜發(fā)問。

威爾遜很快問道:“焊片的價格是多少?”羅伯回答說:“大約為0.02美元每片。但每200美元價值手機保修成本至少是10美元(0.05×200美元)”。[涉及價格為情節(jié)需要,請以銷售報價為準]

威爾遜問道:“使用焊片會不會降低生產(chǎn)效率?我一直在關(guān)注你和帕蒂·科爾曼還有教授一起開展的工作。也是你們讓我相信生產(chǎn)力的重要性”。

“沒錯。教授曾經(jīng)說過,‘世上沒有一條生產(chǎn)線是完全平衡的’?,F(xiàn)在生產(chǎn)線上的泛用機待機四秒鐘等高速機。于是我們把焊片放在泛用機上跑,并優(yōu)化了兩臺貼片機的供料器設置。現(xiàn)在,生產(chǎn)每塊手機電路板的時間還減少了1.25秒?!绷_伯回答道。

“我很好奇。那我們做這件事最大的挑戰(zhàn)是什么?” 威爾遜問道。

“羅伯說,將焊片放置在焊錫膏和QFN接地焊盤正確位置上最為關(guān)鍵。需要將焊片壓到錫膏到一定的深度,還要在四周留一圈錫膏,以確保QFN元件貼裝不會有問題。如果沒有皮特,我們可能不會這么快就解決這個問題。他對貼片機操作真的非常在行,”米格爾回答道。

米格爾隨后給威爾遜看了一張照片,便于更好的理解,照片源自賽斯·霍默的論文。

“伙計們,干得漂亮,謝謝你們。我不得不承認,在今天之前,我對焊片應用一無所知。很明顯,在某些情況下,一個小小焊片甚至關(guān)乎業(yè)務存亡!”威爾遜慷慨激昂地做了一番總結(jié)。

接著,威爾遜說道:“為慶祝今天的成功,今晚在圣狼餐廳一起共進晚餐,晚上7點見?!?/p>

“謝謝老板!”羅伯、皮特和米格爾異口同聲地說。

圣狼餐廳是羅伯在瓜達拉哈拉最喜歡的餐廳,也是帕蒂的最愛。但這次帕蒂沒能加入,這多少令羅伯感到些許遺憾。

三個月后,瓜達拉哈拉工廠反饋手機返修率接近為零。米格爾也因參與解決了棘手問題而被擢升為高級工程師。后續(xù)還會有哪些精彩故事呢?敬請期待下集《案例分享(三十):帕蒂的終極電子裝配生產(chǎn)力指標》