服务器主板阻焊半塞孔饱满度工艺研究

陈兴武 王路东 黎钦源 彭镜辉

（广合科技（广州）有限公司，广东 广州 510730）

0 前言

服务器主板尺寸较大，针对我司主要的两种板厚在2.5 mm左右的服务器主板，客户要求的半塞孔饱满度是70%以上，而实际上半塞孔饱满度的控制，往往会受到设计的孔径、孔密度的分布、丝印的参数以及显影参数等的综合影响。目前因为过程控制不稳定导致的半塞孔饱满度无法满足客户要求的情况也时有出现（如图1）。为此我们专门进行DOE试验研究，通过DOE的方式研究塞孔制作过程中各项参数对半塞孔饱满度的影响，寻找半塞孔饱满度最佳过程控制方法（如图1）。

图1 半塞孔饱满度缺陷图

1 实验设计

1.1 试板设计

试验板选择及要求（见表1）。

表1 试板选择及设计

1.2 设备及塞孔物料工具

（1）设备供货商:传统台面丝印机。

（2）油墨供货商：专用塞孔油墨。

（3）塞孔工具：铝片网，铝片，钻头0.45 mm、2.0 mm厚垫板。

（4）塞孔方式：一刀塞。

（5）制程目的：通过保障阻焊塞孔油墨程度，保证PCB的盘中孔能够被有效塞满，从而在客户上件或者使用过程中无漏锡类的风险以及冒油风险。

1.3 半塞孔饱满度影响因素

半塞孔饱和度影响因素见表2所示。

2 DOE实验

2.1 流程设计

实验流程设计（见图2）。此处使用JMP软件对DOE试验进行配置，分析以及参数选择，流程（见图3）。

2.2 特性要因分析

影响防焊塞孔程度的因素有人员、设备、物料和方法，其鱼骨图（见图4）。

已有的测试数据表明，油墨粘度对塞孔饱满度影响因素为粘度越高饱满度越高，且半塞孔使用铝片比使用网版塞孔更能够保证对准度，因此此处试验采用不加稀释剂的方式，同时使用铝片塞孔的方式制作。塞孔孔径方面，客户的主要成品孔径为0.2 mm，此处选择0.275 mm孔径进行研究。

从以上的鱼骨图及结合实际塞孔过程分析可以得到，主要影响塞孔饱满度的因素为：刮刀硬度、刮刀压力、刮刀角度、刮刀速度四个比较主要的因素。

2.3 评估预期因子影响度

预估因子影响度见表3所示。

表2 半塞孔饱满度影响因素

图2 实验流程

图3 实验设计流程图

图4 半塞孔饱满度鱼骨图

表3 预估因子影响度表

2.4 第一阶段试验及分析

2.4.1 网印过程对阻焊塞孔程度的影响因素

刮刀硬度、刮刀压力、刮刀角度、刮刀速度，因此对影响因子进行DOE分析，并进行16组的交叉试验，实验结果记录（见表4）。

2.4.2 结果分析

（1）拟合汇总及方差分析（见图5）。从调整R平方为95%，P值为＜0.05，因此模型显著。

（2）柏拉图（如图6）。

从图5可以看出，主要影响因子为刮刀速度、刮刀硬度及刮刀角度。

表4 DOE试验结果表

图5 DOE拟合汇总及方差分析

图6 网印塞孔柏拉图

表5 参数估计表

（3）参数估计见表5所示。

从表5可知，刮刀速度、刮刀角度、刮刀硬度、刮刀速度刮刀角度、刮刀角度刮刀硬度因子影响显著。

（4）正态图如图7所示。从正态图可以看到，两条线相互交叉，说明数据是可信的。

（5）预测刻画器如图8所示。从因子刻画图可知，刮刀速度与塞孔程度.刮刀角度与塞孔程度为负相关，刮刀硬度与塞孔程度为正相关。

图7 正态图分析

图8 预测刻画器说明

2.5 第二阶段试验及分析

（1）从第一阶段试验可知刮刀速度、刮刀角度、刮刀硬度是影响防焊塞孔程度的主要因素，选定刮刀硬度为75°，对刮刀速度、刮刀角度进行第二阶段DOE分析，以确定作业生产参数。

（2）针对刮刀速度、刮刀角度进行配置和各组实验结果记录（如表6）。

表6 参数确定DOE设计及试验结果

（3）结果分析如下。

实际值对预测值图见图9所示；柏拉图图10所示；因子刻画图11所示；等高线刻画器图12所示。从等高线刻画器可以选定防焊塞孔作业参数范围为：刮刀速度7.5～12 mm/s，刮刀角度0～2.5度，塞孔程度可达成70%以上。生产操作范围确定见表7所示。

图9 拟合汇总以及方差分析表

图10 柏拉图分析

图11 因子刻画器

图12 等高线刻画器

表7 生产操作范围确定表

2.6 批量效果确认

批量效果确认如图13，图14所示。

图13 拟合汇总以及方差分析表

2.7 标准化

已将塞孔程度要求≥70%作业条件列入《防焊工序塞孔作业规范》。

图14 切片确认图

3 结论

通过DOE实验，得出：

（1）刮刀速度、刮刀角度、刮刀硬度、刮刀速度刮刀角度、刮刀角度刮刀硬度因子影响显著；

（2）刮刀速度与塞孔程度、刮刀角度与塞孔程度为负相关，刮刀硬度与塞孔程度为正相关.

（3）针对板厚2.5 mm以上服务器板，根据DOE得出的最佳塞孔参数，可将阻焊半塞孔饱满度控制在70%以上。

以上为公司实现批量制作服务器类产品提供了有效的制作指引。

本项目是在黎钦源总工的技术指导下完成，实验过程中黄翠莲、谢世威工程师给与了充分协助，在此一并表示感谢。