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两个实验室,两个不同结果:为什么?

两组塑料模制电路板样品并排放置在实验室桌子上,配有显微镜和测量设备 — 两个实验室试验两种不同结果的封面图片

常见的情形是:工厂将同一批样品送到两个检测实验室,得到两个不同的结论。一个实验室说焊点良好,另一个实验室说空洞超过限值。在断定某一方有错之前,重要的是要了解这种差异主要来自方法,而不是能力。

本文回顾了六种常见的变异来源、如何识别它们以及如何同步两个实验室之间的结果。

1. 为什么同一样品结果不同?

切片分析是一种平面取样方法。结果取决于切面的位置、观察深度、测量方式以及解释方式。这四个因素在两个实验室之间都可能不同,而双方都没有做错。

2. 六种常见的差异来源

差异来源 对结果的影响 如何识别
切割位置 穿过焊球列中心的切割与偏心切割不同,会产生不同的形状和尺寸 对比报告中记录的切割位置图
切割方向 垂直切割与倾斜切割产生不同的尺寸和形状 将切割方向与组件布局进行比较
磨削深度 深磨削可以擦除金属间化合物层或到达另一层 比较两组图像之间观察到的细节
测量方法 照片上用尺子测量和用软件测量不一样,误差也不同 用报告中的标尺和测量工具核对
基准计算 相同的数据但基准不同,不同的百分比结果 检查方法部分中的基准定义
判据解释 同一张图像可能被判为合格或不合格 比较适用的标准和质量水平
两组塑料成型样品并排放置在分析台上
同一批样品但两个不同的切割位置会导致两种不同的结论。

3. 位置与切割方向

这是最大且最不被注意到的变异来源。对于BGA元件,穿过焊球列中心的切片将得到对称的焊球形状;偏心切面会产生扭曲的形状,任何测量的数字都会相应地倾斜。

对于通孔板,沿孔轴线切割显示出镀层的整个长度;以一定角度切割会把镀层切成椭圆形,导致测量的厚度不准确。

原则:报告必须清楚地说明切割位置和方向,并附有图表。如果没有这两条信息,就无法比较两个结果。

4. 研磨深度与薄层状态

通过研磨可以逐渐擦除金属间化合物层和薄镀层。两个实验室研磨到不同深度,会看到同一焊点的两张不同图像:一侧仍然显示金属间化合物带,另一侧则已消失。

如何检查:索取一份报告,清楚说明经过哪些研磨步骤以及研磨到何种深度,如可能,请附上每个研磨步骤的照片。如果一方报告金属间化合物层缺失,需核查是过磨所致,还是焊点本身未形成结合。

5. 测量方法与基准

因素 两个实验室可能不同 如何同步
测量工具 在照片上用尺子测量与用软件测量 统一工具并要求照片带标尺
测量点 在最厚点处测量与在代表性点处测量 以书面形式定义测量点
基准计算 以焊盘表面为基准与以焊锡厚度为基准 在方法部分清楚说明基准
测量次数 单次测量与重复测量和平均 指定最小测量次数
取整 四舍五入到两位小数与取整数 规定取整规则
屏幕上带有刻度和数字测量仪器的横截面图像
如果照片中没有标尺,报告中的数字就无法独立复核。

6. 判据的理解

即使两个实验室的数据相同,如果应用的标准不同,结论也可能不同。常见原因:

  • 对同一产品类型适用不同的标准。
  • 采用相同的标准但不同的质量水平(产品类别)。
  • 一方采用比参考标准更严格的内部标准。
  • 一方根据客户的预期用途解释该标准。

这不是技术错误而是应用范围的差异。在争议中,这往往是首先需要澄清的一点。

7. 两个实验室如何保持一致性

  1. 书面统一:明确说明切割位置、切割方向、标准、质量等级、基准和量具。
  2. 使用分区图:把板件划分为对应两个实验室的区域,使双方在同一位置切割。
  3. 结束前交换照片:在比较结论之前先比较相同放大倍数的图像。
  4. 检查可疑痕迹:如果一方看到另一方没有看到的缺陷,要求以更轻的研磨步骤重新研磨。
  5. 定期做比对试验:与长期合作的实验室应定期比对结果,以减少方法差异。
桌子上放着两套分析样品和方法文件
两个试验实验室之间的大多数差异是通过在就结论达成一致之前就方法达成一致来解决的。

8. 什么时候差异是真实问题的信号?

并非所有差异都是由于方法造成的。存在三个令人担忧的差异:

  • 相同的切割位置,相同的深度,但结果不同:说明其中一方的样品制备过程存在问题。
  • 许多样本之间的结果异常不同:表明样品质量不一致,可能是由于生产批次所致。
  • 一方始终给出明显不同的结果:表明该方的标准或流程不适合评估的目的。

9. 常见问题

应该相信哪个实验室的结果?

不要凭感觉选择。您应该要求双方提供照片、基准和适用标准,然后直接进行比较。多数情况会发现遗漏或采用了不同判据。

如何从一开始就避免这种情况?

以书面形式同意以下要素:切割位置、切割方向、标准、质量水平、基准和测量工具。这一步耗时不多,却能显著减少争议。

如果某个实验室测出的空洞明显更大怎么办?

首先检查切割位置和观察深度。空洞随切面不同而显著变化,因此切割位置的差异可以解释大部分差异。

需要第三方裁定吗?

当两个实验室无法自行解决且争议金额较大时,应当这样做。第三方需要获得双方的全部样品和方法信息。

有没有被公认为参考的实验室?

没有适用于所有情况的通用标准。双方必须拥有可验证的流程并应用相同的商定标准,这一点至关重要。

10. 结论

当两个实验室给出两个不同的结果时,最常见的原因是方法不同——切割位置、研磨深度、数据或判据解释——而不是专业错误。

要做的四件事:要求一份报告,明确说明切割的位置和方向;先对比照片再对比结论;以书面形式商定基准和测量工具;只有当双方使用相同的方法但仍然得到不同的结果时,才可判定为能力问题。

参考资料

  • IPC-TM-650 方法 2.1.1 — 显微切片。
  • IPC-A-610 — 电子装配验收标准。
  • J-STD-001 — 电气焊接和电子组装的要求。
  • IPC-6012 — 刚性印刷电路板的技术要求。

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