Οδηγός συμμόρφωσης συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο και RoHS για ομάδες συναρμολόγησης PCB

Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο είναι πλέον μια συνήθης απαίτηση σε πολλά ηλεκτρονικά προγράμματα, αλλά η αλλαγή είναι μεγαλύτερη από την απλή αντικατάσταση ενός κράματος με ένα άλλο. Για τις ομάδες συναρμολόγησης PCB, αυτή η διαδικασία επηρεάζει τη θερμοκρασία επαναροής, την καταπόνηση των εξαρτημάτων, τη συμπεριφορά διαβροχής, την εμφάνιση του συνδέσμου συγκόλλησης, τις δηλώσεις υλικών και την επικοινωνία προμηθευτών.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο θα πρέπει να αντιμετωπίζεται τόσο ως θέμα διαδικασίας όσο και ως θέμα συμμόρφωσης. Οι ομάδες μηχανικών πρέπει να γνωρίζουν τι αλλάζει στη γραμμή. Οι ομάδες προμήθειας και ποιότητας πρέπει να γνωρίζουν τι αποδεικνύει και τι αποδεικνύει η διαδικασία σχετικά με την κατάσταση RoHS σε επίπεδο προϊόντος.

Στην πράξη, η σύγχυση ξεκινά όταν οι εταιρείες υποθέτουν ότι η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο σημαίνει αυτόματα πλήρη συμμόρφωση. Μια διαδικασία κατασκευής χωρίς μόλυβδο μπορεί να μειώσει έναν σημαντικό κίνδυνο περιορισμένης ουσίας, αλλά η αναθεώρηση του RoHS εξακολουθεί να εξαρτάται από τις δηλώσεις εξαρτημάτων, τα δεδομένα υλικού, τις εξαιρέσεις κατά περίπτωση και τον έλεγχο αναθεώρησης σε όλο το πακέτο πλήρους συναρμολόγησης.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί πού ταιριάζει η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο στη διάταξη PCB, ποιοι έλεγχοι διεργασιών έχουν σημασία, πώς συνήθως υποστηρίζεται η συμμόρφωση με το RoHS και τι πρέπει να ελέγξετε πριν στείλετε μια πλακέτα σε πρωτότυπο ή κατασκευή παραγωγής.

Τι σημαίνει συγκόλληση χωρίς μόλυβδο και γιατί το RoHS άλλαξε τη διάταξη PCB

Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο συνήθως σημαίνει τη χρήση κραμάτων συγκόλλησης με λίγο ή καθόλου σκόπιμα προσθήκη μολύβδου, συνηθέστερα οικογένειες κασσίτερου-αργύρου-χαλκού στην κύρια παραγωγή ηλεκτρονικών ειδών. Η αλλαγή επιταχύνθηκε καθώς τα παγκόσμια προγράμματα ηλεκτρονικών ανταποκρίθηκαν στους περιβαλλοντικούς κανόνες και στις απαιτήσεις των πελατών, ειδικά στην Οδηγία RoHS.

Για τη συναρμολόγηση PCB, το πρακτικό σημείο είναι απλό. Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο αλλάζει το παράθυρο κατασκευής. Συχνά απαιτεί υψηλότερες θερμοκρασίες αναρροής, αυστηρότερο έλεγχο προφίλ και πιο προσεκτική εξέταση της ανοχής θερμοκρασίας των εξαρτημάτων και του πολυστρωματικού υλικού. Ένας πίνακας που φαινόταν εύκολος σε μια διαδικασία παλαιού τύπου μπορεί να χρειάζεται πιο προσεκτική επικύρωση όταν αυτή η διαδικασία είναι η βασική απαίτηση.

Το RoHS άλλαξε επίσης τη συνομιλία μεταξύ πελάτη και προμηθευτή. Αντί να αντιμετωπίζουν την επιλογή συγκόλλησης ως λεπτομέρεια στο πάτωμα του καταστήματος, οι αγοραστές ρωτούν τώρα πώς το σπίτι συναρμολόγησης διαχειρίζεται τις δηλώσεις, την ιχνηλασιμότητα και τον κίνδυνο περιορισμένης ουσίας μέσω του πακέτου κατασκευής. Εάν συγκρίνετε προμηθευτές για υπηρεσίες συναρμολόγησης PCB, αυτή η διαφορά έχει σημασία επειδή η ικανότητα διεργασίας και η πειθαρχία των εγγράφων πρέπει να συμβαδίζουν.

Επομένως, αυτή η διαδικασία βρίσκεται στη διασταύρωση του κατασκευαστικού ρεαλισμού και του ελέγχου συμμόρφωσης. Δεν πρόκειται μόνο για τη σωστή διαμόρφωση των αρθρώσεων. Αφορά τη διασφάλιση ότι η διαδικασία συναρμολόγησης, η λίστα ανταλλακτικών και οι δηλώσεις προϊόντων δεν αποκλίνουν από την ευθυγράμμιση.

Πώς η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο αλλάζει την επιλογή του κράματος, τη θερμοκρασία και τον έλεγχο διαδικασίας

Η μεγαλύτερη λειτουργική αλλαγή στη συγκόλληση χωρίς μόλυβδο είναι η θερμική ζήτηση. Τα κοινά κράματα χωρίς μόλυβδο συνήθως τήκονται σε υψηλότερες θερμοκρασίες από τα παλαιότερα συστήματα κασσίτερου μολύβδου, επομένως το προφίλ επαναροής έχει λιγότερο χώρο για εικασίες. Αυτό μπορεί να επηρεάσει την ευαισθησία των εξαρτημάτων, τη δραστηριότητα ροής, τη συμπεριφορά παραμόρφωσης και το περιθώριο μεταξύ καλής διαβροχής και ελαττωμάτων που μπορούν να αποφευχθούν.

Η μακροεντολή επιθεώρησης ενός συμπληρωμένου PCB υπογραμμίζει την ανασκόπηση των ομάδων συγκόλλησης και λεπτομερειών συναρμολόγησης κατά τον συντονισμό ενός παραθύρου διαδικασίας χωρίς μόλυβδο.

Ένα ελεγχόμενο πρόγραμμα συνήθως χρειάζεται ομάδες για έλεγχο:

• οικογένεια κραμάτων και εάν ανταποκρίνεται στις ανάγκες αξιοπιστίας του προϊόντος
• μέγιστη θερμοκρασία και χρόνος πάνω από το υγρό στο επιλεγμένο προφίλ
• Όρια θερμοκρασίας laminate και εξαρτημάτων
• Φινίρισμα μαξιλαριού και κατάσταση συγκόλλησης
• Στένσιλ, πάστα και πειθαρχία ελέγχου της υγρασίας
• κριτήρια επιθεώρησης μετά από επαναροή ή επιλεκτική συγκόλληση

Εάν αυτές οι αποφάσεις αντιμετωπιστούν τυχαία, η διαδικασία μπορεί να εισάγει ελαττώματα που οι ομάδες παρερμηνεύουν ως τυχαία απώλεια απόδοσης. Στην πραγματικότητα, πολλά ζητήματα μπορούν να ανιχνευθούν σε αναντιστοιχία προφίλ, έλεγχο οξείδωσης, αδύναμη πρακτική αποθήκευσης ή εξαρτήματα που δεν εξετάστηκαν ποτέ αρκετά καθαρά για την προβλεπόμενη διαδικασία.

Η αλλαγή αλλάζει επίσης την «κανονική» εμφάνιση της άρθρωσης. Ορισμένες αρθρώσεις φαίνονται πιο θαμπές ή πιο κοκκώδεις από τα παλαιότερα φινιρίσματα με μόλυβδο, επομένως η αποδοχή πρέπει να συνδέεται με τα πρότυπα διεργασίας και τα κριτήρια επιθεώρησης και όχι με οπτικές συνήθειες από ένα διαφορετικό σύστημα κράματος. Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο η ανεξάρτητη υποστήριξη δοκιμών ποιότητας έχει σημασία όταν ένα νέο προϊόν μετακινείται από την πιλοτική κατασκευή στην επαναλαμβανόμενη παραγωγή.

Για τις ομάδες που εργάζονται ήδη μέσω της ρύθμισης της ανανέωσης, το βασικό μάθημα είναι ότι η διαδικασία δεν είναι δύσκολη επειδή είναι εξωτική. Είναι δύσκολο όταν το παράθυρο διεργασίας αντιμετωπίζεται ως γενικό αντί για συγκεκριμένο προϊόν.

Τι αποδεικνύει και τι δεν αποδεικνύει η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο σχετικά με τη συμμόρφωση με το RoHS

Εδώ είναι που πολλά έργα πάνε στραβά. Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο συμβάλλει στη μείωση του κινδύνου, αλλά η διαδικασία από μόνη της δεν αποδεικνύει ότι το έτοιμο συγκρότημα είναι συμβατό με το RoHS.

Η συμμόρφωση με το RoHS είναι ευρύτερη από την επιλογή κράματος συγκόλλησης. Μια πλακέτα μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτή τη διαδικασία και να αποτύχει σε έλεγχο συμμόρφωσης εάν ένα ή περισσότερα εξαρτήματα, φινιρίσματα, σετ καλωδίων, επιστρώσεις ή υποσυγκροτήματα δεν έχουν έγκυρες δηλώσεις ή εμπίπτουν σε εσφαλμένη αναθεώρηση προδιαγραφών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένας υπεύθυνος προμηθευτής θα πρέπει να διαχωρίζει τις δηλώσεις διαδικασίας από τις δηλώσεις συμμόρφωσης.

Πρακτικά, η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο μπορεί να υποστηρίξει ένα πρόγραμμα RoHS με τρεις τρόπους:

1. αφαιρεί μια προφανή πηγή μολύβδου από τη διαδικασία συναρμολόγησης
2. ευθυγραμμίζει τη ροή κατασκευής με τις προσδοκίες της κοινής αγοράς για συμβατά ηλεκτρονικά
3. διευκολύνει την οργάνωση της τεκμηρίωσης του προμηθευτή γύρω από μια συνεπή γραμμή βάσης διαδικασίας

Αλλά δεν αντικαθιστά την εξέταση εγγράφων. Οι ομάδες πρέπει ακόμα να επιβεβαιώσουν τις δηλώσεις μερικού επιπέδου, να επαληθεύσουν εάν ισχύουν εξαιρέσεις και να κατανοήσουν πού τελειώνει το RoHS και πού ξεκινούν άλλα πλαίσια ουσιών. Σε ορισμένα έργα, οι αγοραστές πρέπει επίσης να παρακολουθούν παρακείμενες απαιτήσεις, όπως το REACH, λίστες περιορισμένων ουσιών για συγκεκριμένους πελάτες ή προσδοκίες αναφοράς για συγκεκριμένους τομείς.

Η ασφαλέστερη διατύπωση για έναν συνεργάτη κατασκευής είναι συνήθως τεκμηριωμένη: η κατασκευή υποβλήθηκε σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας μια διαδικασία χωρίς μόλυβδο και τα στοιχεία συμμόρφωσης εξαρτώνται από το εγκεκριμένο BOM, τις δηλώσεις προμηθευτών και το τελικό πεδίο τεκμηρίωσης του πελάτη. Αυτή η γλώσσα είναι πιο αξιόπιστη από το να κάνεις γενικούς ισχυρισμούς μόνο από την επιλογή της διαδικασίας.

Έγγραφα και επιταγές προμηθευτών που υποστηρίζουν ένα πρόγραμμα συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο

Μια συμπαγής ροή εργασίας συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο είναι ευκολότερη στη διαχείριση όταν το πακέτο τεκμηρίωσης είναι καθαρό πριν από την απελευθέρωση. Αντί να ζητήσετε από το εργοστάσιο να συναγάγει την πρόθεση από διάσπαρτα νήματα email, δώστε στον προμηθευτή ένα πακέτο που συνδέει τη διαδικασία και τη συμμόρφωση.

Τα χρήσιμα στοιχεία αναθεώρησης συνήθως περιλαμβάνουν:

• εγκεκριμένο BOM με τον αριθμό ανταλλακτικού κατασκευαστή κλειδωμένο στην τρέχουσα αναθεώρηση
• δηλώσεις εξαρτημάτων ή δηλώσεις υλικού προμηθευτή όπου απαιτείται
• σημειώσεις συναρμολόγησης που καθορίζουν τη συγκόλληση χωρίς μόλυβδο ως προβλεπόμενη διαδικασία
• τυχόν προειδοποιήσεις εξαρτημάτων ευαίσθητων στη θερμοκρασία ή ειδικές σημειώσεις χειρισμού
• έλεγχος αναθεώρησης για αντικαταστάσεις, εναλλακτικές και εξαιρέσεις που έχουν εγκριθεί από τον πελάτη
• προσδοκίες επιθεώρησης και ιχνηλασιμότητας για το στάδιο κατασκευής

Αυτό είναι επίσης το σημείο όπου οι ομάδες προμήθειας πρέπει να ρωτήσουν τι ελέγχει πραγματικά ο προμηθευτής. Διατηρεί ο συναρμολογητής διαχωρισμό συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο όπου χρειάζεται; Πώς ελέγχονται τα υποκατάστατα; Ποια στοιχεία διατηρούνται για την τελική παρτίδα κατασκευής; Αυτές οι ερωτήσεις έχουν μεγαλύτερη σημασία από μια γενική υπόσχεση ότι όλα είναι «έτοιμα για το RoHS».

Εάν η ομάδα σας εξακολουθεί να ευθυγραμμίζει τις υποθέσεις της διαδικασίας, είναι προτιμότερο να ανοίξετε τη συνομιλία νωρίς μέσω της σελίδας επικοινωνίας παρά να ανακαλύψετε κενά τεκμηρίωσης αφού τα στοιχεία είναι ήδη εξοπλισμένα και το χρονοδιάγραμμα είναι αυστηρό.

Συνήθη λάθη συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο που δημιουργούν κίνδυνο συναρμολόγησης ή συμμόρφωσης

Τα περισσότερα προβλήματα διαδικασίας σε αυτόν τον τομέα δεν είναι δραματικές αποτυχίες χημείας. Είναι συνηθισμένες αστοχίες ελέγχου έργου που συμβαίνουν πριν ή κατά τη διάρκεια της κυκλοφορίας.

Ένα συνηθισμένο λάθος είναι η υπόθεση ότι κάθε εξάρτημα στο BOM είναι αυτόματα κατάλληλο για το ίδιο προφίλ χωρίς μόλυβδο. Στην πραγματικότητα, η ευαισθησία της συσκευασίας, η διάρκεια ζωής του δαπέδου, η κατάσταση φινιρίσματος και τα θερμικά όρια μπορεί να διαφέρουν αρκετά ώστε να δικαιολογούν μια πιο προσεκτική ματιά.

Ένα άλλο λάθος είναι η αντιμετώπιση της συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο ως απόδειξη συμμόρφωσης στην επικοινωνία με τους πελάτες. Αυτή η συντόμευση δημιουργεί κίνδυνο επειδή οι ελεγκτές και οι πελάτες συχνά θέλουν να δουν στοιχεία που συνδέονται με τα πραγματικά εγκεκριμένα εξαρτήματα, όχι μόνο μια δήλωση σχετικά με τη συνταγή του φούρνου.

Ένα τρίτο λάθος είναι ότι αφήνουμε να πραγματοποιηθούν αντικαταστάσεις χωρίς τον ίδιο έλεγχο δήλωσης που χρησιμοποιήθηκε για το αρχικό BOM. Αυτή η διαδικασία δεν προστατεύει ένα έργο από κακό έλεγχο αλλαγών. Εάν εισάγονται εναλλακτικά υπό πίεση τροφοδοσίας, η διαδρομή τεκμηρίωσης πρέπει να παραμείνει ανέπαφη.

Οι ομάδες χάνουν επίσης χρόνο όταν αντιγράφουν ένα παλιό προφίλ σε μια νέα έκδοση χωρίς να επιβεβαιώνουν τη συμπεριφορά επικόλλησης, τη μάζα του πίνακα ή το μείγμα στοιχείων. Αυτή η διαδικασία ανταμείβει την πειθαρχημένη ρύθμιση και εκθέτει τις αδύναμες υποθέσεις πιο γρήγορα από ό,τι αναμένουν πολλές ομάδες.

Τέλος, ορισμένες εταιρείες κάνουν το θέμα πιο δύσκολο από όσο χρειάζεται αναμειγνύοντας τη νομική γλώσσα, την επιστήμη των υλικών και τη λειτουργία της γραμμής σε μια ασαφή λίστα ελέγχου. Μια καλύτερη προσέγγιση είναι να χωρίσουμε την ανασκόπηση σε τρεις σαφείς ερωτήσεις: είναι κατάλληλη η διαδικασία χωρίς μόλυβδο, υποστηρίζεται το εγκεκριμένο BOM από δηλώσεις και ελέγχεται αρκετά καλά το πακέτο αποδέσμευσης ώστε ο προμηθευτής να το κατασκευάζει με σιγουριά;

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τη συγκόλληση χωρίς μόλυβδο και τη συμμόρφωση με το RoHS

Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο είναι ίδια με τη συμμόρφωση με το RoHS;

Όχι. Αυτή η διαδικασία υποστηρίζει μια συμβατή στρατηγική κατασκευής, αλλά η συμμόρφωση με το RoHS εξαρτάται από το ευρύτερο σύνολο υλικών και εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται στο τελικό προϊόν.

Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο απαιτεί πάντα διαφορετικό προφίλ επαναροής;

Σε πολλές περιπτώσεις ναι, γιατί αυτά τα κράματα συνήθως λιώνουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Το ακριβές προφίλ εξακολουθεί να εξαρτάται από την πάστα, τη μάζα της σανίδας και τα όρια εξαρτημάτων στην πραγματική συναρμολόγηση.

Μπορεί ένας προμηθευτής συγκροτήματος PCB να εγγυηθεί τη συμμόρφωση χρησιμοποιώντας μόνο συγκόλληση χωρίς μόλυβδο;

Ένας προμηθευτής μπορεί να δηλώσει ότι η εργασία χρησιμοποιούσε μια διαδικασία χωρίς μόλυβδο, αλλά οι αξιώσεις πλήρους συμμόρφωσης θα πρέπει να συνδέονται με εγκεκριμένες δηλώσεις, έλεγχο BOM και τεκμηριωμένο πεδίο εφαρμογής και όχι μόνο με το κράμα συγκόλλησης.

Τι πρέπει να ρωτήσουν οι αγοραστές πριν κυκλοφορήσουν μια συμβατή έκδοση;

Ρωτήστε τον τρόπο με τον οποίο ο προμηθευτής διαχειρίζεται τη διαδικασία κατασκευής χωρίς μόλυβδο, τις αντικαταστάσεις BOM, τη συλλογή δηλώσεων και την ιχνηλασιμότητα και επιβεβαιώστε ότι οι απαντήσεις ταιριάζουν με το πραγματικό πεδίο συμμόρφωσης του προϊόντος.

Συμπέρασμα

Η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο είναι ένα σημαντικό μέρος της σύγχρονης συναρμολόγησης PCB, αλλά λειτουργεί καλύτερα όταν οι ομάδες την αντιμετωπίζουν ως μια ελεγχόμενη μέθοδο κατασκευής σε μια μεγαλύτερη ροή εργασιών συμμόρφωσης. Όταν οι ρυθμίσεις διεργασίας, οι δηλώσεις ανταλλακτικών, η αναθεώρηση προμηθευτών και η τεκμηρίωση έκδοσης παραμένουν όλα ευθυγραμμισμένα, η διαδικασία γίνεται πρακτικό εργαλείο αντί για πηγή σύγχυσης.

Για τις ομάδες μηχανικής και προμήθειας, ο στόχος δεν είναι να χρησιμοποιηθεί η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο ως ισχυρισμός συντόμευσης. Ο στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί η συγκόλληση χωρίς μόλυβδο ως ένα επαληθευμένο κομμάτι ενός πακέτου κατασκευής που μπορεί να κινηθεί στην παραγωγή με λιγότερες εκπλήξεις.