SMT回流焊常見缺陷及處理方法

1、SM旭流焊常見缺陷及處理方法SM旭流焊常見缺陷及處理方法SM加流焊常見缺陷及處理方法焊接缺陷可以分為主要缺陷，次要缺陷和表面缺陷。凡使 SMAb能失效的缺陷稱為主要缺陷；次要缺陷 是指焊點之間潤濕尚好，不會引起 SMAb能喪失，但有影響產(chǎn)品壽命的可能的缺陷；表面缺陷是指不影響 產(chǎn)品的功能和壽命。它受許多參數(shù)的影響，如錫膏、貼狀精度以及焊接工藝等。我們在進(jìn)行SMH藝研究和生產(chǎn)中，深知合理的表面組裝工藝技術(shù)在控制和提高SMTT品質(zhì)量中起著至關(guān)重要的作用。一，回流焊中的錫珠1,回流焊中錫珠形成的機理回流焊中出現(xiàn)的錫珠(或稱焊料球)，常常藏與矩形片式元件兩端之間的側(cè)面或細(xì)間距引腳之間。在元件貼狀過程中

2、，焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印制板穿過回流焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等潤濕不良，液態(tài)焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態(tài)焊料會從焊縫流出，形成錫珠。因此，焊料與焊盤和器件引腳的潤濕性差是導(dǎo)致錫珠形成的根本原因。錫膏在印刷工藝中，由于模版與焊盤對中偏移，若偏移過大則會導(dǎo)致錫膏漫流到焊盤外，加熱后容易 出現(xiàn)錫珠。貼片過程中 Z軸的壓力是引起錫珠的一項重要原因，往往不被人們注意，部分貼裝機由于Z軸頭是根據(jù)元件的厚度來定位，故會引起元件貼到PCB上一瞬間將錫蕾擠壓到焊盤外的現(xiàn)象，這部分的錫明顯會引起錫珠。這種情況下產(chǎn)生的錫珠尺寸稍大，通常只要重新調(diào)節(jié)Z軸高度就能防止錫珠

3、的產(chǎn)生。2,原因分析與控制方法造成焊料潤濕性差的原因很多，以下主要分析與相關(guān)工藝有關(guān)的原因及解決措施：(1)回流溫度曲線設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流與溫度和時間有關(guān)，如果未到達(dá)足夠的溫度或時間，焊膏就 不會回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過快，時間過短，使錫膏內(nèi)部的水分和溶劑未完全揮發(fā)出來，到達(dá)回流焊 溫區(qū)時，引起水分、溶劑沸騰濺出錫珠。實踐證明，將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在14C/S是較理想的。(2)如果總在同一位置上出現(xiàn)錫珠，就有必要檢查金屬模板設(shè)計結(jié)構(gòu)。模板開口尺寸腐蝕精度達(dá)不到 要求，焊盤尺寸偏大，以及表面材質(zhì)較軟(如銅模板)，會造成印刷焊膏的外輪廓不清晰互相連接，這種 情況多出現(xiàn)在對細(xì)間距器件的焊盤

4、印刷時，回流后必然造成引腳間大量錫珠的產(chǎn)生。因此，應(yīng)針對焊盤圖 形的不同形狀和中心距，選擇適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷質(zhì)量。(3)如果從貼片至回流焊的時間過長，則因焊膏中焊料粒子的氧化，焊劑變質(zhì)、活性降低，會導(dǎo)致焊膏不回流，產(chǎn)生錫珠。選用工作壽命長一些的焊膏(一般至少4H),則會減輕這種影響。(4)另外，焊膏錯印的印制板清洗不充分，會使焊膏殘留于印制板表面及通空中?；亓骱钢百N放元 器件時，使印刷錫膏變形。這些也是造成錫珠的原因。因此應(yīng)加速操作者和工藝人員在生產(chǎn)過程中的責(zé)任 心，嚴(yán)格遵照工藝要求和操作規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)，加強工藝過程的質(zhì)量控制。二，立片問題(曼哈頓現(xiàn)象)片式元件的一端焊

5、接在焊盤上，而另一端則翹立，這種現(xiàn)象就稱為曼哈頓現(xiàn)象。引起這種現(xiàn)象的主要原 因是元件兩端受熱不均勻，焊膏熔化有先后所至。在以下情況會造成元件兩端受熱不均勻：(1)元件排列方向設(shè)計不正確。我們設(shè)想在回流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的回流焊限線，一旦焊膏 通過它就會立即熔化。片式矩形元件的一個端頭先通過回流焊眼線，焊膏先熔化，完全浸潤元件端頭的金 屬表面具有液態(tài)表面張力；而另一端未達(dá)到183c液相溫度，焊膏未熔化，只有焊劑的粘接力，該力遠(yuǎn)小于回流焊焊膏的表面張力，因而使未熔化端的元件端頭向上直立。因此，應(yīng)保持元件兩端同時進(jìn)入回流焊 限線，使兩端焊盤上的焊膏同時熔化，形成平衡的液態(tài)表面張力，保持元件位置

6、不變。(2)在進(jìn)行氣相焊接時印制電路組件預(yù)熱不充足。氣相是利用惰性液體蒸汽冷凝在元件引腳和PCB焊盤上時，釋放出熱量而熔化焊膏。氣相焊分平衡區(qū)和蒸汽區(qū)，在飽和蒸汽區(qū)焊接溫度高達(dá)217C,在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)如果被焊組件預(yù)熱不充分，經(jīng)受100C以上的溫度變化，氣相焊的氣化力很容易將小于1206封裝尺寸的片式元件浮起，從而產(chǎn)生立片現(xiàn)象。我們通過將被焊組件在高低溫箱內(nèi)145150 c的溫度下預(yù)熱12min左右，最后緩慢進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)焊接，消除了片立現(xiàn)象。(3)焊盤設(shè)計質(zhì)量的影響。若片式元件的一對焊盤尺寸不同或不對稱，也會引起印刷的焊膏量不一致，小焊盤對溫度響應(yīng)快，其上的焊膏易熔化，大焊盤則相反，所以

7、當(dāng)小焊盤上的焊膏熔化后在焊膏表面張力 作用下將元件拉直豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也可能出現(xiàn)片立現(xiàn)象。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行焊盤設(shè)計 是解決該缺陷的先決條件。三，橋接橋接也是SMT生產(chǎn)中常見的缺陷之一，它會引起元件之間的短路，遇到橋接必須返修。11) 焊膏質(zhì)量問題錫膏中金屬含量偏高，特別是印刷時間過久后，易出現(xiàn)金屬含量增高；焊膏黏度低，預(yù)熱后漫流到焊盤外；焊膏塌落度差，預(yù)熱后漫流到焊盤外，均會導(dǎo)致IC引腳橋接。(2)印刷系統(tǒng)印刷機重復(fù)精度差，對位不齊，錫膏印刷到銅鉗外，這種情況多見于細(xì)間距QFP生產(chǎn)；鋼板對位不好和PCB對位不好以及鋼板窗口尺寸/厚度設(shè)計不對與 PCB焊盤設(shè)計合金鍍層不均勻，導(dǎo)致

8、的錫膏量偏多， 均會造成接，解決方法是調(diào)整印刷機，改善PCB焊盤涂覆層。(3)貼放貼放壓力過大，錫膏受壓后浸沉是生產(chǎn)中多見的原因，應(yīng)調(diào)整Z軸高度。若有貼片精度不夠，元件出現(xiàn)移位及IC引腳變形，則應(yīng)針對原因改進(jìn)。(4)預(yù)熱升溫速度過快，錫膏中溶劑來不及揮發(fā)。四，吸料/芯吸現(xiàn)象芯吸現(xiàn)象又稱抽芯現(xiàn)象是常見焊接缺陷之一，多見于汽相回流焊中。芯吸現(xiàn)象是焊料脫離焊盤沿引腳與 芯片本體之間，會形成嚴(yán)重的虛焊現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因通常認(rèn)為是原件引腳的導(dǎo)熱率大，升溫迅速，以致焊料優(yōu)先潤濕引腳，焊料與引腳之間的潤濕力遠(yuǎn)大于焊料與焊盤之間的潤濕力，引腳的上翹更會加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。在紅外回流焊中，PCB®材與焊

9、料中的有機助焊劑是紅外線的優(yōu)良吸收介質(zhì)，而引腳卻能部分反射紅外線，相比而言，焊料優(yōu)先熔化，它與焊盤的潤濕力大于它與引腳之間的潤濕了，故焊料部會沿引腳上升，發(fā)生芯吸現(xiàn)象的概率就小很 多。解決辦法是：在汽相回流焊時應(yīng)首先將SMA充分預(yù)熱后再放入汽相爐中：應(yīng)認(rèn)真檢查和保證PCB板焊 盤的可焊性，可焊性不好的PCB不應(yīng)用與生產(chǎn)：元件的共面性不可忽視，對共面性不好的器件不應(yīng)用于生五,焊接后印制板阻焊膜起泡印制板組件在焊接后，會在個別焊點周圍出現(xiàn)淺綠的氣泡，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)指甲蓋大小的泡狀物，不 僅影響外觀質(zhì)量，嚴(yán)重時還會影響性能，是焊接工藝中經(jīng)常出現(xiàn)的問題之一.阻焊膜起泡的根本原因，在于阻焊膜與陽基材之間

10、存在氣體/水蒸氣。微量的氣體/水蒸氣會夾帶到不 同的工藝過程，當(dāng)遇到高溫時，氣體膨脹導(dǎo)致阻焊膜與陽基材的分層。焊接時焊盤溫度相對較高，故氣泡 首先出現(xiàn)在焊盤周圍?，F(xiàn)在加工過程經(jīng)常需要清洗，干燥后再做下道工序，如腐刻后，應(yīng)干燥后再貼阻焊膜，此時若干燥溫 度不夠就會夾帶水汽進(jìn)入下到工序。PCB加工前存放環(huán)境不好，濕度過高，焊接時又沒有及時干燥處理； 在波峰焊工藝中，經(jīng)常使用含水的阻焊劑，若PCB預(yù)熱溫度不夠，助焊劑中的水汽就會沿通孔的孔壁進(jìn)入 到PCB基板的內(nèi)部，焊盤周圍首先進(jìn)入水汽，遇到焊接高溫后這些情況都會產(chǎn)生氣泡。解決辦法是：(1)應(yīng)嚴(yán)格控制各個環(huán)節(jié)，購進(jìn)的PCB應(yīng)檢驗后入庫，通常標(biāo)準(zhǔn)情況下

11、，不應(yīng)出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象。(2) PCB應(yīng)存放在通風(fēng)干燥環(huán)境下，存放期不超過6個月：(3) PCB在焊接前應(yīng)放在烘箱中預(yù)烘105*C/4H6H；六,PCB扭曲PCB扭曲問題是SMT生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。它會對裝配及測試帶來相當(dāng)大的影響，因此在生產(chǎn)中應(yīng)盡 量避免這個問題的出現(xiàn)，PCB扭曲的原因有如下幾種；(1) PCB本身原材料選用不當(dāng)，PCB的Tg低，特別是紙基PCB,其加工溫度過高，會使PCB變彎曲。(2) PCB設(shè)計不合理，元件分布不均勻會造成PCB熱應(yīng)力過大，外形較大的連接器和插座也會影響PCB 的膨脹和收縮，乃至出現(xiàn)永久性的扭曲。(3)雙面PCB,若一面的銅箔保留過大(如地線)。而另一面鋼箔

12、過少，會造成兩面收縮不均勻而出 現(xiàn)變形，(4)回流惇中溫度過高也會造成PCB的扭曲。針對上述原因，其解決辦法如下：在價格和空間容許的情況下，選用Tg高的PCB或增加PCB的厚度，以取得最佳長寬比；合理設(shè)計PCB 雙面的銅箱面積應(yīng)均衡，在沒有電路的地方布滿鋼層，并以網(wǎng)絡(luò)形式出現(xiàn)，以增加PCB的剛度，在貼片前 對PCB進(jìn)行預(yù)熱，其條件是105C/4H；調(diào)整夾具或夾持距離，保證PCB受熱膨脹的空間；焊接工藝溫度盡 可能調(diào)低；已經(jīng)出現(xiàn)輕度扭曲時，可以放在定位夾具中，升溫復(fù)位，以釋放應(yīng)力，一般會取得滿意的效果。七IC引腳焊接后引腳開路/虛焊IC引腳焊接后出現(xiàn)部分引腳虛焊，是常見的焊接缺陷，產(chǎn)生的原因很多

13、，主要原因，一是共面性差， 特別是QF喘件。由于保管不當(dāng)，造成引腳變形，有時不易被發(fā)現(xiàn)(部分貼片機沒有共面性的功能)。因 此應(yīng)注意器件的保管，不要隨便拿取元件或打開包裝。二是引腳可焊性不好。IC存放時間長，引腳發(fā)黃，可焊性不好也會引起虛焊， 生產(chǎn)中應(yīng)檢查元器件的可焊性， 特別注意存放期不應(yīng)過長 (制造日期起一年內(nèi))， 保管時應(yīng)不受高溫、高濕，不隨便打開包裝袋。三是錫膏質(zhì)量差，金屬含量低，可焊性差，通常用于QFP器件的焊接用錫膏金屬含量應(yīng)不低于90%.四是預(yù)熱溫度過高，易引起IC引腳氧化，使可焊性變差。五是模板窗口尺寸小，以致錫膏量不夠。通常在模板制造后應(yīng)仔細(xì)檢查模板窗口尺寸，不應(yīng)太大也不應(yīng)太小

14、， 并且注意與PCB焊盤尺寸相配套。八片式元件開裂在SM性產(chǎn)中，片式元件的開裂常見于多層片式電容器( MLCC ,其原因主要是效應(yīng)力與機械應(yīng)力所 致。(1)對于MLCCI電容來講，其結(jié)構(gòu)上存在著很大的脆弱性，通常MLCCt由多層陶瓷電容疊加而成，強度低，極不耐受熱與機械力的沖擊。(2)貼片過程中，貼片機 Z軸的吸放高度，特別是一些不具備 Z軸軟著陸功能的貼片機，吸放高度由 片式元件的厚度而不是由壓力傳感器來決定，故元件厚度的公差會造成開裂。(3) PCB的曲翹應(yīng)力，特別是焊接后，曲翹應(yīng)力容易造成元件的開裂。(4) 一些拼板的PCB在分割時會損壞元件。預(yù)防辦法是：認(rèn)真調(diào)節(jié)焊接工藝曲線，特別是預(yù)熱

15、區(qū)溫度不能過低；貼片時應(yīng)認(rèn)真調(diào)節(jié)貼片機Z軸的吸放高度；PCB的曲翹度，特別是焊接后的曲翹度，應(yīng)由針對性的校正，如果PCB板材質(zhì)量問題，需重點考慮。九其他常見的焊接缺陷(1)差的潤濕性差的潤濕性，表現(xiàn)在 PCB焊盤吃錫不好或元件引腳吃錫不好。產(chǎn)生的原因：元件引腳PCB焊盤已氧化污染；過高的回流溫度；錫膏質(zhì)量差。均會導(dǎo)致潤濕性差，嚴(yán)重時會出現(xiàn)虛焊。(2)錫量很少錫量很少，表現(xiàn)在焊點不飽滿，IC引腳根彎月面小。產(chǎn)生原因：印刷模板窗口小；燈芯現(xiàn)象(溫度曲 線差)；錫膏金屬含量低。這些均會導(dǎo)致錫量小，焊點強度不夠。(3)引腳受損引腳受損，表現(xiàn)在器件引腳共面性不好或彎曲，直接影響焊接質(zhì)量。產(chǎn)生原因：運輸/取放時碰壞。為此應(yīng)小心地保管元器件，特別是 FQFP. (4)污染物覆蓋了焊盤 污染物覆蓋了焊