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SMT回流焊常见缺陷及处理方法

SMT回流焊常见缺陷及处理方法

焊接缺陷可以分为主要缺陷,次要缺陷和表面缺陷。凡使SMA功能失效的缺陷称为主要缺陷；次要缺陷

是指焊点之间润湿尚好，不会引起SMA功能丧失，但有影响产品寿命的可能的缺陷；表面缺陷是指不影响

产品的功能和寿命。它受许多参数的影响，如锡膏、贴状精度以及焊接工艺等。我们在进行SMT工艺研究和生产中，深知合理的表面组装工艺技术在控制和提高SMT产品质量中起着至关重要的作用。

一，回流焊中的锡珠

1,回流焊中锡珠形成的机理

回流焊中出现的锡珠（或称焊料球），常常藏与矩形片式元件两端之间的侧面或细间距引脚之间。在

元件贴状过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，

如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊料会从焊缝流出，

形成锡珠。因此，焊料与焊盘和器件引脚的润湿性差是导致锡珠形成的根本原因。

锡膏在印刷工艺中，由于模版与焊盘对中偏移，若偏移过大则会导致锡膏漫流到焊盘外，加热后容易

出现锡珠。贴片过程中Z轴的压力是引起锡珠的一项重要原因，往往不被人们注意，部分贴装机由于Z轴头是根据元件的厚度来定位，故会引起元件贴到PCB上一瞬间将锡蕾挤压到焊盘外的现象，这部分的锡明

显会引起锡珠。这种情况下产生的锡珠尺寸稍大，通常只要重新调节Z轴高度就能防止锡珠的产生。

2,原因分析与控制方法

造成焊料润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：

（1）回流温度曲线设置不当。焊膏的回流与温度和时间有关，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就

不会回流。预热区温度上升速度过快，时间过短，使锡膏内部的水分和溶剂未完全挥发出来，到达回流焊

温区时，引起水分、溶剂沸腾溅出锡珠。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4℃/S是较理想的。

（2）如果总在同一位置上出现锡珠，就有必要检查金属模板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到

要求，焊盘尺寸偏大，以及表面材质较软（如铜模板），会造成印刷焊膏的外轮廓不清晰互相连接，这种

情况多出现在对细间距器件的焊盘印刷时，回流后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图

形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。

（3）如果从贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊

膏不回流，产生锡珠。选用工作寿命长一些的焊膏（一般至少4H），则会减轻这种影响。

（4）另外，焊膏错印的印制板清洗不充分，会使焊膏残留于印制板表面及通空中。回流焊之前贴放元

器件时，使印刷锡膏变形。这些也是造成锡珠的原因。因此应加速操作者和工艺人员在生产过程中的责任

心，严格遵照工艺要求和操作规程进行生产，加强工艺过程的质量控制。

二,立片问题（曼哈顿现象）

片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起这种现象的主要原

因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所至。在以下情况会造成元件两端受热不均匀：

（1）元件排列方向设计不正确。我们设想在回流焊炉中有一条横跨炉子宽度的回流焊限线，一旦焊膏

通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过回流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件端头的金

属表面具有液态表面张力；而另一端未达到183℃液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小

于回流焊焊膏的表面张力，因而使未熔化端的元件端头向上直立。因此，应保持元件两端同时进入回流焊

限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成平衡的液态表面张力，保持元件位置不变。

（2）在进行气相焊接时印制电路组件预热不充足。气相是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量而熔化焊膏。气相焊分平衡区和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217℃，在生产过程中我们发现如果被焊组件预热不充分，经受100℃以上的温度变化，气相焊的气化力很容易将

小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低温箱内145～150℃的温度下预热1～2min左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接，消除了片立现象。

（3）焊盘设计质量的影响。若片式元件的一对焊盘尺寸不同或不对称，也会引起印刷的焊膏量不一致，

小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以当小焊盘上的焊膏熔化后在焊膏表面张力

作用下将元件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也可能出现片立现象。严格按照标准规范进行焊盘设计

是解决该缺陷的先决条件。

三,桥接

桥接也是SMT生产中常见的缺陷之一，它会引起元件之间的短路，遇到桥接必须返修。

（1）焊膏质量问题

锡膏中金属含量偏高，特别是印刷时间过久后，易出现金属含量增高；焊膏黏度低，预热后漫流到焊

盘外；焊膏塌落度差，预热后漫流到焊盘外，均会导致IC 引脚桥接。

（2）印刷系统

印刷机重复精度差，对位不齐，锡膏印刷到铜铂外，这种情况多见于细间距QFP生产；钢板对位不好

和PCB 对位不好以及钢板窗口尺寸/厚度设计不对与PCB焊盘设计合金镀层不均匀，导致的锡膏量偏多，

均会造成接，解决方法是调整印刷机，改善PCB焊盘涂覆层。

（3）贴放

贴放压力过大，锡膏受压后浸沉是生产中多见的原因，应调整Z轴高度。若有贴片精度不够，元件出

现移位及IC 引脚变形，则应针对原因改进。

（4）预热

升温速度过快，锡膏中溶剂来不及挥发。

四,吸料/芯吸现象

芯吸现象又称抽芯现象是常见焊接缺陷之一，多见于汽相回流焊中。芯吸现象是焊料脱离焊盘沿引脚与

芯片本体之间，会形成严重的虚焊现象。

产生的原因通常认为是原件引脚的导热率大，升温迅速，以致焊料优先润湿引脚，焊料与引脚之间的

润湿力远大于焊料与焊盘之间的润湿力，引脚的上翘更会加剧芯吸现象的发生。在红外回流焊中，PCB基材与焊料中的有机助焊剂是红外线的优良吸收介质，而引脚却能部分反射红外线，相比而言，焊料优先熔