HSA锡球焊接工序的不良品分析与改善

HSA锡球焊接工序的不良品分析与改善
【摘要】介绍硬盘制造中HSA 激光焊接工序常见不良品种类，对其起因进行分析，系统性的总结纠正方法，制定了指导性处理流程。

实践证明它有助于改善品质，减少不良品成本和处理不良品的停机时间。

【关键词】不良品；分析；改善
引言
随着硬盘在云计算领域的应用发展，其可靠性也有了更高的要求。

在其制造过程中的HSA（Head Stack Assembly 磁头臂组合）焊接工序，磁头得以通过HSA自身线路与外部交换信息。

锡球焊接作为焊接方式之一，对该工序的不良品进行全面的分析与改进方法的探讨对于工序改善是必要的。

1.焊接工序简介
利用激光能量通过焊咀融化锡球，从而将FPC和BFC一一对应连接导通。

2.常见焊接不良品
2.1 焊锡不良
2.2 烧焦
2.3 锡点短路
2.4 不沾锡
2.5 锡洞
2.6 焊錫熔出
2.7 焊位无锡
2.8 锡溅
2.9 焊锡裂
2.10 排列错位
3.原因分析及纠正行动
本工序不良品基本上是外观可见的，故障处理、工序改良应首先了解不良品发生的条件；其次观测不良品的特征，有没规律；最后看不良品的程度。

根据这些初步判断哪些原因最有可能，通过检查确认，找出真正原因。

3.1 焊锡不良
是本工序中最常见的不良品，表现为锡融合不充分，流动不均匀，不饱满。

原因分析及纠正：
3.1.1 能量偏低：无法保证锡融透流动，用能量表检查，如偏小应该增加能量，一般每次增加5毫焦左右，在找到最优参数后再试做3-5个货以确认参数。

3.1.2 能量不稳定：检查透镜光纤等光路部件和激光发生器，校正。

3.1.3 焊接高度过高：会造成锡球落点漂移不准，检查调整高度。

3.1.4 激光和焊咀位置有偏移：检查四轴运动控制组件、做货夹具及光斑。

3.1.5 图像捕捉偏差：检查图像参数及搜索框设置、光源调节，调整优化，通过捕捉测试，直至最佳效果。

3.1.6 焊咀沾锡：焊咀内壁和端面沾锡后，易与经焊咀口的高温融化后下落的锡球粘连，改变锡球下落轨迹，从而造成焊锡不良；在显微镜下检查焊咀口及内壁，清洗处理或更换。

3.2 烧焦
烧焦是把焊点周围的部位或导线烧坏，原因及纠正：
3.2.1 能量过高：检查焊咀口能量，如偏大应减少能量。

3.2.2 激光和焊咀位置有偏移：拆装焊咀组件和激光组件可能引起光路中心和焊咀中心偏移，重新检查调校。

3.2.3 空打激光：会烧坏产品，一般是氮气压力问题和设置参数错误，误判断为有球而打激光；应检查氮气压力设置参数，将有球和无球气压值设置明显区分。

3.2.4 有碎球/碎屑：锡球是在帮头组件里通过旋转的碟片逐个分配进入焊咀，长期运转可能有碎球、碎屑产生，在激光能量下融化，溅落在产品上而引起烧焦。

3.2.5 找错图像或点错焊接位置：找错焊接位置很可能烧焦。

3.3 锡点短路
锡点短路是任意相邻的焊接位有锡短接，分析及纠正：
3.3.1 高度有问题：偏低时，焊咀运动拖带熔锡造成短路；偏高时，焊锡喷到焊接位时力度太强和面积过大造成短路，应检查调整高度。

3.3.2 能量偏高：锡融散过开，形成粘连短接。

应检查能量并调低。

3.3.3 图像捕捉有误：若图像出现左右偏差，可能造成相邻焊接位粘连短接，应检查图像光标中心设置；要求操作员手动捕捉焊接位时，将十字光标对准焊接位中心。

3.4 不沾锡
不沾锡，或錫球仍是球状未熔开，原因分析及纠正：
3.4.1 锡球或产品来料氧化：可能造成不粘锡，先用显微镜检查有没色变作初步判断，再送实验室作成分分析以确认。

检查锡球存储氮气系统是否正常，来料问题应反映给相关部门以加强控制与改善。

3.4.2 能量太低：无法融化锡球，应加大。

3.4.3 来料污染：焊位上有杂质，可先在显微镜下检查，再作成分分析以确认。

3.5 锡洞
锡洞就是在锡中间有洞或凹坑。

原因分析及纠正：
3.5.1 焊嘴高度过低：保护氮气直接吹到焊锡上，造成锡洞，应检查调整高度。

3.5.2 能量气压过大：锡融合后在中部形成凹坑。

3.5.3 焊锡材料异常：锡洞在位上分布不均，形状无规则，可能跟焊锡材料与来料异常有关，应检查确认。

3.6 焊錫熔出
是一个或多个甚至一排錫朝外熔出焊接位，原因分析及纠正：
3.6.1 偏移量设置：偏移量过大会造成锡朝外熔出，应调整设置参数。

3.6.2 焊咀沾锡：可能改变锡球下落轨迹，导致锡偏离焊接中心，在焊接位外形成不规则的锡熔出。

3.6.3 焊接高度过高：会导致锡球落点漂移，若气压偏大，更会加剧造成焊錫熔出，检查调节焊接高度。

3.7 焊位无锡
一般是分球装置和气压设置问题，造成漏焊，应先检查焊接位外有没锡，再检查清洗分球装置，优化气压设置。

3.8 锡溅
锡飞溅到焊接位以外，一是激光能量太高，造成焊锡熔得太开太快而飞溅；二是焊锡喷到焊接位的边缘造成飞溅。

3.9 焊锡裂
锡有裂纹，一般是能量过高且打偏，或者来料异常。

3.10 排列错位
错位往往是来料异常或装配不好，应检查图像设置予以报警。

4.结语
通过对维护人员进行不良品原因分析和处理流程的培训，不良品率有了显著改善，2013年比上年总共降低1022 DPPM，同时缩短品质问题处理时间，提高设备利用率。

参考文献
[1]陈彦宾.现代激光焊接技术.科学出版社，2006.
[2]陈武柱.激光焊接与切割质量控制.机械工业出版社，2010.
[3]张洪涛，陈玉华.特种焊接技术.哈尔滨工业大学出版社，2013.。