12封装过程中的缺陷分析
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第十二章 封装过程中的缺陷分析
1、金线偏移 2、再流焊中的问题
可靠性测试就是为了剔除有缺陷的不良产品， 对产品缺陷问题的原因的分析并加以改善，可以 延长产品的使用寿命，提高封装产品的质量。
例如缺陷：金线偏移、孔洞、锡珠、墓碑现象 等。
1、金线偏移
金线偏移：是封装过程中最常发生的问题之一。
金线偏移量过大，会造成相邻的金线相互接触而形成 短路，甚至将金线冲断形成断路，造成元器件的缺陷。
原因：1、无源元件两焊点之间焊料的初始润湿不一致。 原因润：湿2、的无参源数元：件两端焊点的热容不一致。 常 稳原在定因焊焊湿低引焊：可膏剂将热起盘3如减方系、表可容热的果小面统焊能的容热开元墓想的盘越有一差容始器碑办焊、清能端的差润件现法膏端洁力的因；湿一象解保子和“再素的端。决持表越抬流有时比或厚面无起和：间另减度的氧”润、一少；清化元湿润端墓选洁物件要湿明碑用不，一快力显现带一初端，、先象有致始脱必完达的金。润离定全到方 属湿焊 引润完法粒的膏起湿全：子时。墓时润先的间碑间湿选焊差现。，带膏越象润有。小。热， 1、通元过器热件再金流属焊化曲表线面的的控热制容，差减；小板子间的润湿时间差。 2、控印制刷板焊子膏、的元热件容和差元；件贴装容差 3、控通制孔N2或系内统层中热的耗O2散的的含不量同。。
影响再流焊质量的原因分析
1、PCB焊盘设计要正确
PCB焊盘设计应掌握的关键要素： • 对称性：两端焊盘必须对称，保证熔融焊锡表面的张力平衡 • 焊盘间距： • 焊盘剩余尺寸：确保焊点能够形成弯月面。 • 焊盘宽度：
影响再流焊质量的原因分析
1、PCB焊盘设计要正确 2、焊膏质量和焊膏的正确使用
焊膏质量：焊膏的金属粉末含氧量高，回随溶剂和气 体蒸发而飞溅，形成焊锡球；黏度不好， 印刷时焊膏图形会塌陷，造成连接，再流 焊时会形成焊锡球、桥连等焊接缺陷。
影响翘曲的参数： 1、焊膏印刷； 2、印刷的清晰度和精确度；
要做好对机器的 检测，P152
3、放置精度；
影响翘曲的因素还有：焊接合金、焊膏粘贴特性、焊膏 量、热传导效率。
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
锡珠是回流焊中经常出现的缺陷，多分布在5引脚的片式 元器件两侧，大小不一且独立存在，影响外观和电性能。
Leabharlann Baidu迁移
再流焊的自对位效益，使得再流焊对贴装精度要求比较 宽松，但是焊盘一定要设计正确，所以对焊盘设计、元器件 的端头与印制板质量、焊料质量和工艺参数的要求更加严格。
自对位效益对质量较轻、焊盘面积较大的元器件作用大，如： BGA、CSP。对质量较大、焊盘面积较小的元器件作用小， 如：SOP、SOJ、QFP、PLCC等
锡珠成因： 1、模版开口不合适。 2、对位不准。 3、锡膏使用不当。
包括尺必寸须和调形整状好机器、模版、 冷印藏制的板锡、膏刮升刀温间不的足关，系搅拌不 当分，预会热使、锡保膏温吸、湿回，流导、致冷回却流四 时时个锡水要阶膏汽先段中挥恢，溶发复是剂使到为能锡室减部珠温小分生再热挥成升冲发。温击。升。，温是
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
空洞：指分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。常位于焊点 与焊盘或元件引脚之间。预防措施:增加浸渍时间,降低由浸 渍到回流的升温斜率,缩短液态温度以上时间，或使用氮气。 表12.1 （气孔形成的原因和预防对策）
空洞的位置一般在： 元件层（靠近BGA的基板） 焊盘层（靠近PCB的基板） 焊球的中间层
贴装元器件
再流焊（干燥、预热、 熔化、冷却）
波峰焊工艺：
印刷贴片胶
贴装片式元器件
胶固化（再流焊）
插装分立元器件
波峰焊
波峰焊接
波峰焊接是利用波峰焊机内的机械泵或电磁泵，将熔融钎 料压向波峰喷嘴，形成一股平稳的钎料波峰，并 源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电 路板以直线平面运动的方式通过钎料波峰面而完 成焊接的一种成组焊接工艺技术。
金线偏移的原因有：
1、树脂流动而产生的拖曳力； 黏性过大、流速过快
2、引脚架变形；铸膜时上下模穴的流动波前不平衡，“赛马”
3、气泡的移动； 铸穴中有空气进入形成的气泡碰撞金线
4、过保压/迟滞保压； 使金线难以弹性恢复
5、填充物的碰撞。
颗粒较大的填充物的碰撞
2、再流焊中的问题
再流焊的工艺：
印刷焊膏
锡瘟
基于金属锡的无铅合金以及目前最普遍的新合金，在低温条 件下的一种特性 表现。温度在零下13℃以下时,锡进行一种由 锡( 正方体)向锡(菱形立方体)的同素异行的 转换。
预防措施: 防止极度低温
锡须
一种单晶结构在基材的表面涂层材料上生长，通常锡须的 直径1-5微米，可长至几毫米。 预防措施：覆雾锡，后烘焙处理，去应力，下层镍或金
4、再流焊温度曲线中温度不足或保温时间太短。
5、残余焊膏。
必须仔细刮去锡膏，不能让它流入
钻孔内导致塞孔，然后清洗干净 解决：仔细刮去锡膏，不让其流进插件孔内导致塞孔，然后
清洗干净
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
墓碑现象：回流焊接后，片式元件的一端离开焊盘表面，整 个元件呈斜立或直立，状如石碑的缺陷。
焊膏使用：从冷藏出来后先要恢复到室温后再升温， 以免形成焊锡球。
影响再流焊质量的原因分析
1、PCB焊盘设计要正确 2、焊膏质量和焊膏的正确使用 3、元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘质量。 4、贴装元器件。
元器件正确、位置准确、压力适当。
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
翘曲：外界温度变化，由于材料间热膨胀系数的差异，流 动应力的影响，加上黏着力的限制，造成施加在元 器件两端的力出现不平衡，而造成翘曲变形的现象。
再流焊原理
升温区：焊膏中的溶剂、气体蒸发掉；助焊剂润湿焊盘； 焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，与氧气隔离。
保温区：PCB和元器件得到充分的预热，防止热冲击。 焊接区：焊膏熔化，润湿、扩散、漫流、混合形成接点。
再流焊的工艺特点
波再峰流焊工艺特点：
片元式 器元件器用件焊用膏贴暂片时胶固、定分，立只元要器焊件盘用设插计装正孔确固，定焊，膏元熔器融 件时的，位由置于是焊固料定表的面，张焊力接的时作不用会，移元动器。件会自动被拉近到目标 位置，称自定位或“自对准效应”。
1、金线偏移 2、再流焊中的问题
可靠性测试就是为了剔除有缺陷的不良产品， 对产品缺陷问题的原因的分析并加以改善，可以 延长产品的使用寿命，提高封装产品的质量。
例如缺陷：金线偏移、孔洞、锡珠、墓碑现象 等。
1、金线偏移
金线偏移：是封装过程中最常发生的问题之一。
金线偏移量过大，会造成相邻的金线相互接触而形成 短路，甚至将金线冲断形成断路，造成元器件的缺陷。
原因：1、无源元件两焊点之间焊料的初始润湿不一致。 原因润：湿2、的无参源数元：件两端焊点的热容不一致。 常 稳原在定因焊焊湿低引焊：可膏剂将热起盘3如减方系、表可容热的果小面统焊能的容热开元墓想的盘越有一差容始器碑办焊、清能端的差润件现法膏端洁力的因；湿一象解保子和“再素的端。决持表越抬流有时比或厚面无起和：间另减度的氧”润、一少；清化元湿润端墓选洁物件要湿明碑用不，一快力显现带一初端，、先象有致始脱必完达的金。润离定全到方 属湿焊 引润完法粒的膏起湿全：子时。墓时润先的间碑间湿选焊差现。，带膏越象润有。小。热， 1、通元过器热件再金流属焊化曲表线面的的控热制容，差减；小板子间的润湿时间差。 2、控印制刷板焊子膏、的元热件容和差元；件贴装容差 3、控通制孔N2或系内统层中热的耗O2散的的含不量同。。
影响再流焊质量的原因分析
1、PCB焊盘设计要正确
PCB焊盘设计应掌握的关键要素： • 对称性：两端焊盘必须对称，保证熔融焊锡表面的张力平衡 • 焊盘间距： • 焊盘剩余尺寸：确保焊点能够形成弯月面。 • 焊盘宽度：
影响再流焊质量的原因分析
1、PCB焊盘设计要正确 2、焊膏质量和焊膏的正确使用
焊膏质量：焊膏的金属粉末含氧量高，回随溶剂和气 体蒸发而飞溅，形成焊锡球；黏度不好， 印刷时焊膏图形会塌陷，造成连接，再流 焊时会形成焊锡球、桥连等焊接缺陷。
影响翘曲的参数： 1、焊膏印刷； 2、印刷的清晰度和精确度；
要做好对机器的 检测，P152
3、放置精度；
影响翘曲的因素还有：焊接合金、焊膏粘贴特性、焊膏 量、热传导效率。
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
锡珠是回流焊中经常出现的缺陷，多分布在5引脚的片式 元器件两侧，大小不一且独立存在，影响外观和电性能。
Leabharlann Baidu迁移
再流焊的自对位效益，使得再流焊对贴装精度要求比较 宽松，但是焊盘一定要设计正确，所以对焊盘设计、元器件 的端头与印制板质量、焊料质量和工艺参数的要求更加严格。
自对位效益对质量较轻、焊盘面积较大的元器件作用大，如： BGA、CSP。对质量较大、焊盘面积较小的元器件作用小， 如：SOP、SOJ、QFP、PLCC等
锡珠成因： 1、模版开口不合适。 2、对位不准。 3、锡膏使用不当。
包括尺必寸须和调形整状好机器、模版、 冷印藏制的板锡、膏刮升刀温间不的足关，系搅拌不 当分，预会热使、锡保膏温吸、湿回，流导、致冷回却流四 时时个锡水要阶膏汽先段中挥恢，溶发复是剂使到为能锡室减部珠温小分生再热挥成升冲发。温击。升。，温是
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
空洞：指分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。常位于焊点 与焊盘或元件引脚之间。预防措施:增加浸渍时间,降低由浸 渍到回流的升温斜率,缩短液态温度以上时间，或使用氮气。 表12.1 （气孔形成的原因和预防对策）
空洞的位置一般在： 元件层（靠近BGA的基板） 焊盘层（靠近PCB的基板） 焊球的中间层
贴装元器件
再流焊（干燥、预热、 熔化、冷却）
波峰焊工艺：
印刷贴片胶
贴装片式元器件
胶固化（再流焊）
插装分立元器件
波峰焊
波峰焊接
波峰焊接是利用波峰焊机内的机械泵或电磁泵，将熔融钎 料压向波峰喷嘴，形成一股平稳的钎料波峰，并 源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电 路板以直线平面运动的方式通过钎料波峰面而完 成焊接的一种成组焊接工艺技术。
金线偏移的原因有：
1、树脂流动而产生的拖曳力； 黏性过大、流速过快
2、引脚架变形；铸膜时上下模穴的流动波前不平衡，“赛马”
3、气泡的移动； 铸穴中有空气进入形成的气泡碰撞金线
4、过保压/迟滞保压； 使金线难以弹性恢复
5、填充物的碰撞。
颗粒较大的填充物的碰撞
2、再流焊中的问题
再流焊的工艺：
印刷焊膏
锡瘟
基于金属锡的无铅合金以及目前最普遍的新合金，在低温条 件下的一种特性 表现。温度在零下13℃以下时,锡进行一种由 锡( 正方体)向锡(菱形立方体)的同素异行的 转换。
预防措施: 防止极度低温
锡须
一种单晶结构在基材的表面涂层材料上生长，通常锡须的 直径1-5微米，可长至几毫米。 预防措施：覆雾锡，后烘焙处理，去应力，下层镍或金
4、再流焊温度曲线中温度不足或保温时间太短。
5、残余焊膏。
必须仔细刮去锡膏，不能让它流入
钻孔内导致塞孔，然后清洗干净 解决：仔细刮去锡膏，不让其流进插件孔内导致塞孔，然后
清洗干净
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
墓碑现象：回流焊接后，片式元件的一端离开焊盘表面，整 个元件呈斜立或直立，状如石碑的缺陷。
焊膏使用：从冷藏出来后先要恢复到室温后再升温， 以免形成焊锡球。
影响再流焊质量的原因分析
1、PCB焊盘设计要正确 2、焊膏质量和焊膏的正确使用 3、元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘质量。 4、贴装元器件。
元器件正确、位置准确、压力适当。
再流焊的缺陷：翘曲、锡珠、墓碑现象、空洞
翘曲：外界温度变化，由于材料间热膨胀系数的差异，流 动应力的影响，加上黏着力的限制，造成施加在元 器件两端的力出现不平衡，而造成翘曲变形的现象。
再流焊原理
升温区：焊膏中的溶剂、气体蒸发掉；助焊剂润湿焊盘； 焊膏软化、塌落，覆盖了焊盘，与氧气隔离。
保温区：PCB和元器件得到充分的预热，防止热冲击。 焊接区：焊膏熔化，润湿、扩散、漫流、混合形成接点。
再流焊的工艺特点
波再峰流焊工艺特点：
片元式 器元件器用件焊用膏贴暂片时胶固、定分，立只元要器焊件盘用设插计装正孔确固，定焊，膏元熔器融 件时的，位由置于是焊固料定表的面，张焊力接的时作不用会，移元动器。件会自动被拉近到目标 位置，称自定位或“自对准效应”。