SMT回流焊常见缺陷分析及处理

SMT回流焊常见缺陷分析及处理

不润湿（Nonwetting）/润湿不良（Poor Wetting）

通常润湿不良是指焊点焊锡合金没有很好的铺展开来，从而无法得到良好的焊点并直接影响到焊点的可

靠性。

产生原因：

1.焊盘或引脚表面的镀层被氧化，氧化层的存在阻挡了焊锡与镀层之间的接触；

2.镀层厚度不够或是加工不良，很容易在组装过程中被破坏；

3.焊接温度不够。相对SnPb而言，常用无铅焊锡合金的熔点升高且润湿性大为下降，需要更高的焊接

温度来保证焊接质量；

4.预热温度偏低或是助焊剂活性不够，使得助焊剂未能有效去除焊盘以及引脚表面氧化膜；

5.还有就是镀层与焊锡之间的不匹配业有可能产生润湿不良现象；

6.越来越多的采用0201以及01005元件之后，由于印刷的锡膏量少，在原有的温度曲线下锡膏中的助

焊剂快速的挥发掉从而影响了锡膏的润湿性能；

7.钎料或助焊剂被污染。

防止措施：

1.按要求储存板材以及元器件，不使用已变质的焊接材料；

2.选用镀层质量达到要求的板材。一般说来需要至少5μm厚的镀层来保证材料12个月内不过期；

3.焊接前黄铜引脚应该首先镀一层1～3μm的镀层，否则黄铜中的Zn将会影响到焊接质量；

4.合理设置工艺参数，适量提高预热或是焊接温度，保证足够的焊接时间；

5.氮气保护环境中各种焊锡的润湿行为都能得到明显改善；

6.焊接0201以及01005元件时调整原有的工艺参数，减缓预热曲线爬伸斜率，锡膏印刷方面做出调

整。

黑焊盘(Black Pad)

黑焊盘：

指焊盘表面化镍浸金（ENIG）镀层形态良好，但金层下的镍层已变质生成只要为镍的氧化物的脆性黑色

物质，对焊点可靠性构成很大威胁。

产生原因：黑盘主要由Ni的氧化物组成，且黑盘面的P含量远高于正常Ni面，说明黑盘主要发生在槽

液使用一段时间之后。

1.化镍层在进行浸金过程中镍的氧化速度大于金的沉积速度，所以产生的镍的氧化物在未完全溶解之

前就被金层覆盖从而产生表面金层形态良好，实际镍层已发生变质的现象；

2.沉积的金层原子之间比较疏松，金层下面的镍层得以有继续氧化的机会。在GalvanicEffect的作

用下镍层会继续劣化。

防止措施：

目前还没有切实有效防止措施的相关报道，但可以从以下方面进行改善：

1.减少镍槽的寿命，生产中严格把关，控制P的含量在7％左右。镍槽使用寿命长了之后其中的P含

量会增加，从而会加快镍的氧化速度；

2.镍层厚度至少为4μm，这样可以使得镍层相对平坦；金层厚度不要超过0.1μm，过多的金只会使焊

点脆化；

3.焊前烘烤板对焊接质量不会起太大促进作用。黑焊盘在焊接之前就已经产生，烘烤过度反而会使镀

层恶化；

4.浸金溶液中加入还原剂，得到半置换半还原的复合金层，但成本会提高2.5倍。

桥连（Bridge）

焊锡在毗邻的不同导线或元件之间形成的非正常连接就是通常所说的桥连现象。

产生原因：

1.线路分布太密，引脚太近或不规律；

2.板面或引脚上有残留物；

3.预热温度不够或是助焊剂活性不够；

4.锡膏印刷桥连或是偏移等。

注：一定搭配的焊盘与引脚焊点在一定条件下能承载的钎料（锡膏）量是一定的，处理不当多余的部分

都可能造成桥连现象。

防止措施：

1.合理设计焊盘，避免过多采用密集布线；

2.适当提高焊接预热温度，同时可以考虑在一定范围内提高焊接温度以提高焊锡合金流动性；

3.氮气环境中桥连现象有所减少。

返修：

产生桥连现象的焊点可以用电烙铁进行返修处理。

不共面/脱焊（Noncoplanar）

脱焊容易造成桥连、短路、对不准等现象。

产生原因：

1.元件引脚扁平部分的尺寸不符合规定的尺寸；

2.元件引脚共面性差，平面度公差超过±0.002 英寸，扁平封装器件的引线浮动；

3.当 SMD 被夹持时与别的器件发生碰撞而使引脚变形翘曲；

4.焊膏印刷量不足，贴片机贴装时压力太小，焊膏厚度与其上的尺寸不匹配。

防止措施：

1.选用合格的元件；

2.避免操作过程中的损伤；

3.焊膏印刷均匀。

墓碑（Tombstone）

墓碑现象指元件一端脱离焊锡，直接造成组装板的失效。

产生原因：墓碑的产生与焊接过程中元件两端受力不均匀有关，组装密集化之后该现象更为突出。

1.锡膏印刷不均匀；

2.元件贴片不精确；

3.温度不均匀；

4.基板材料的导热系数不同以及热容不同；

5.氮气情况下墓碑现象更为明显；

6.元件与导轨平行排列时更容易出现墓碑现象。

防止措施：

1.提高整个过程中的操作精度—印刷精度、贴片精度、温度均匀性；

2.纸基、玻璃环氧树脂基、陶瓷基，出现墓碑的概率依次减少；

3.对板面元件分布进行合理设计。

助焊剂残留(Flux Residues)

板面存在较多的助焊剂残留的话，既影响了板面的光洁程度，同时对PCB板本身的电气性也有一定的影

响。

产生原因：

1.助焊剂（锡膏）选型错误。比如要求采用免清洗助焊剂的场合却采用松香树脂型导致残留较多；

2.助焊剂中松香树脂含量过多或是品质不好容易造成残留过多；

3.清洗不够或是清洗方法不当不能有效清除表面残留；

4.工艺参数不相匹配，助焊剂未能有效挥发掉。

防止措施：

1.正确选用助焊剂；

2.对需要清洗的板进行恰当的清洗处理。

锡瘟(Tin Pest）

产生原因：13℃或更低的温度条件下Sn会发生同素异形转变，由灰白色的β-Sn（四角形晶体结构）转变为白色脆性的粉末状α-Sn（立方晶体结构），该转变速度在-30℃的时候达到最大值。航空以及军事电子经常在该转变温度范围内作业，其长期可靠性受到了极大的挑战。使用无铅钎料合金同样发现锡瘟现象

的存在。

防止措施：

可以通过Sn的合金化来防止甚至是消除锡瘟，比如Sn与Bi、Sb的合金或是与Sn有良好互溶性的Pb。Bi、Sb可以在Sn只溶解0.5％或是更少，但是Pb的溶解量至少要达到5％才能起到作用。传统的SnPb共晶中Pb的含量在37％，所以以前并没有发现锡瘟现象。

元件侧贴（Billboard）/元件反贴（Upside Down）

电阻反贴不可接受，电容反贴虽不可接受，但不会造成太大影响。侧贴元件还会影响到下一步的组装。

产生原因：在元件编带时就反装，电阻反贴意味着元件相对下边缘更少的绝缘长度（仅仅是剥离层和焊

膏阻层），贴装前检查喂料器就可以消除。

返修：

不足的焊膏使用专业的钎焊烙铁可以移处。加一些助焊剂到焊点上，再放置一些断续的纤维，把钎焊烙铁尖放到钎焊合金的上表面进行加热，直到焊膏合金溶化后进入纤维后抬起来。一次不行可以多次。使用焊膏丝重新钎焊元件端部。如果必要的化使用异丙醇、棉花球、或软抹布清洗，直到焊剂被去除。

锡球（Solder Ball）

板上粘附的直径大于0.13mm或是距离导线0.13mm以内的球状锡颗粒都被统称为锡球。锡球违反了最小

电气间隙原理会影响到组装板的电气可靠性。

注：IPC规定600mm2内多于5个锡球则被视为缺陷。

产生原因：锡球的产生与焊点的排气过程紧密相连。焊点中的气氛如果未及时逸出的话可能造成填充空洞现象，如果逸出速度太快的话就会带出焊锡合金粘附到阻焊膜上产生锡球，焊点表面已凝固而内部还处

于液态阶段逸出的气体可能产生针孔。

1.板材中含有过多的水分；

2.阻焊膜未经过良好的处理。阻焊膜的吸附是产生锡球的一个必要条件；

3.助焊剂使用量太大；

4.预热温度不够，助焊剂未能有效挥发；

5.印刷中的粘附板上的锡膏颗粒容易造成锡球现象。