及部分SMT问题解决方案实例

4.6 焊點檢測
• 通孔回流焊點要求與IPC-A-610波峰焊點的標準相同。
• 理想的填充率達到100%或至少75%以上。焊盤環的浸潤
角接近360°或270°以上。
IPC-A-610D標準： Acceptable - Class 2 • Minimum 180° wetting present on lead and barrel, Figure 7-113.
（c）另一解決措施。 選擇具有優良活性焊劑的 SnAgCu焊膏，通過優化再流焊工藝，將峰值溫度降 到最低（ 230~2400C ），在接近Sn63/Pb37，在回 流峰值僅高於Sn63/Pb37溫度100C的情況下，將由 於吸潮器件失效的風險減到最少。
(d) 再流焊時緩慢升溫（輕度受潮時有一定效果）。
通孔元件再流焊工藝
• 目前絕大多數PCB上通孔元件的比例只占元 件總數的10~5%以下，採用波峰焊、選擇性 波峰焊、自動焊接機器人、wenku.baidu.com工焊以及壓接 等方法的組裝費用遠遠超過該比例，而且組 裝品質也不如再流焊。因此通孔元件再流焊 技術日漸流行。
1. 通孔元件採用再流焊工藝的優點 （與波峰焊相比）
a 可靠性高，焊接品質好，不良比率DPPM可低於20 。 b 虛焊、橋接等焊接缺陷少，修板的工作量減少。 C 無錫渣的問題，PCB板面乾淨，外觀明顯比波峰焊好。
要填滿焊料，而且在元件引腳（針）與PCB兩面焊盤的 交接處還要形成半月形的焊點，因此需要的焊膏量約比 SMC/SMD的焊膏量多3~4倍。 焊膏量與PCB插孔直徑及 焊盤大小成正比關係。
• 可使用增加範本厚度、開口形狀和尺寸等措施，採用點 焊膏工藝時，也要掌握好適當多的焊膏量。
4.3 必須採用短插工藝
• 元件的引腳不能過長，長引腳也會吸收焊膏量，針長 要與PCB厚度和應用類型相匹配，插裝後在PCB焊接 面的針長控制在1~1.5mm。
• 控制元件插裝高度，元件體、特別是連接器的外殼不 能和焊膏接觸。
• 緊固件不要太大咬接力，因為貼裝設備通常只支援 10~20牛頓的壓接力。
4.4 THC的焊盤設計的特殊要求
拼板設計元件排列不恰當，分割時產生裂損
168小時
• 4級
≤30℃，<60%RH
72小時
• 5級
≤30℃，<60%RH
48小時
• 5a級
≤30℃，<60%RH
24小時
• （1）設計在明細表中應注明元件潮濕敏感度
• （2）工藝要對潮濕敏感元件做時間控制標籤
• （3）對已受潮元件進行去潮處理
“爆米花”現象解決措施
（a）器件供應商正在努力爭取2600C的MSL3目標，但達到 此目標需要時間，目前我們只能繼續使用2200C MSL3的 器件。因此必須採取仔細儲存、降級使用，將由於吸 潮器件失效的風險減到最少。
接器、遮罩等。有鉛焊接時要求元件體耐溫240℃，無 鉛要求260℃以上。 • c 電位器、鋁電解電容、國產的連接器、國產塑封器件 等不適合再流焊工藝。（除非採用專用回流爐）
• c 個別不能經受再流焊爐熱衝擊的元器件，可以採用後 附手工焊接的方法解決。
通孔元件再流焊工藝的應用實例
• 彩電調諧器 • CD，DVD鐳射機芯伺服板以及DVD-ROM伺服板 • 筆記型電腦主機板
• 根據經驗，如果SnPb器件定級為MSL3，無鉛制程時將 至少減到MSL4。
SMD潮濕敏感等級
• 敏感性 晶片拆封後置放環境條件 拆封後必須使用的期限
（標籤上最低耐受時間）
• 1級
≤30℃，<90%RH
無限期
• 2級
≤30℃，<60%RH
1年
• 2a級
≤30℃，<60%RH
4周
• 3級
≤30℃，<60%RH
• 要保證焊點處的最佳熱流。 • 當達到焊料的熔點溫度時，通常在引腳底部（針尖）
處的焊料熔化並浸潤引腳（針）時，由於毛細作用， 使液體焊料填滿通孔。
再流焊溫度曲線
• 溫度曲線要根據PCB上元件的佈局、THC和回流
爐的具體情況進行調整。爐子導軌上面的溫度要儘 量調低，爐子導軌下面的溫度應適當提高。找出既 能保證PCB下面焊點品質，又能保證PCB上面的分 立元器件不被損壞的最佳溫度和速度。
案例2 元件裂紋缺損分析
•
元件裂紋缺損分析
•設計 •錫量 •PCB翹曲
電容器微裂會造成短路 全裂會造成斷路
•貼片產生的應力
•熱沖擊
•彎折產生的機械應力
•印制板分割引力
•運輸及裝配過程所形成
陶瓷電容器微裂會造成短路 全裂會造成斷路
MLC結構 • 是由多層陶瓷電容器並聯層疊起來組成的。
錫量
焊料量過大時，或兩端焊接料量差異較大時，由 焊料冷卻固化時收縮，產生橫向拉應力，會引起縱向 裂紋的產生。
（b）嚴格的物料管理制度 • 建立潮濕敏感元件儲存，使用，烘烤規則的B0M表。 • 領料時進行核對器件的潮濕敏感度等級。 • 對於有防潮要求的器件，檢查是否受潮，對受潮器件進行
去潮處理。 • 開封後檢查包裝內附的濕度顯示卡，當指示濕度＞20％（
在23℃±5℃時讀取）,說明器件已經受潮，在貼裝前需對 器件進行去潮處理。去潮的方法可採用電熱鼓風乾燥箱， 根據潮濕敏感度等級在125±1℃下烘烤12~48h。
9413.36 11659.16 14305.48 17395.64 20978.28 25100.52 29817.84 35188.0
• 典型共晶SnPb回流峰值溫度為2200C ，水蒸氣壓力約 17396毫米。無鉛焊SnAgCu的熔點2170C，即便一塊相 對小的記憶卡或手機板也需要230~2350C的峰值溫度， 而大而複雜的產品可能需要250~2600C。此點水蒸氣壓 力為35188 毫米，是2200C時的兩倍 ，因此任何焊接 前吸潮的器件在回流焊過程中都會造成損壞的威脅。
案例1 “爆米花”現象解決措施
•
高溫－損傷元器件
受潮器件再流焊時， 在器件內部的氣體膨脹使邦定點的根部“破裂”
平焊點
“爆米花”現象
PBGA器件的塑膠基板起泡
“爆米花”現象機理:
水蒸氣壓力隨溫度上升而增加
溫度 (°C)
190 200 210 220 230 240 250 260
水的蒸氣壓力(毫米 )
• 當焊膏量不能滿足要求時，採用焊料預製片能實現在增 加焊膏量的同時避免焊膏粘連和錫珠的產生。
可用於再流焊的連接器
插裝孔焊料填充要求 ＞75%
墊圈形焊料預製片的放置方法:
（1） ：用適當的吸嘴將墊圈形焊料預製片貼裝在焊膏上。
墊圈形焊料預製片
（2）：通過模局具將墊圈形焊料預製片預先套在引腳上
根據墊圈形焊料預製片的外徑和內徑加工一個與連接 器引腳（針）相匹配的模具→將預製片撒在模具上振動 ，篩入模具的每個鑽孔中→將連接器壓入模具→收回連 接器時預製片就套在引腳上了。
• b 雙面混裝時,因為在THC元件面已經有焊接好的 SMC/SMD，因此不能用平面範本印刷焊膏，需要 用特殊的立體式管狀印刷機或點焊膏機施加焊膏。
• c 當焊膏量不能滿足要求時可採用印刷或滴塗後 + 焊料預製片。
方法1 管狀印刷機印刷
刮刀 印刷方向
間隙0.1~0.3mm
焊膏 PCB
支撐台
焊膏 印刷範本 已焊接SMD
漏嘴
方法2 點膠機滴塗
焊膏
方法3 範本印刷
方法4：印刷或滴塗後 + 焊料預製片
• 採用焊料預製片的優點： 預製片是100%合金衝壓出來的 • THC的焊膏量比SMC/SMD的焊膏量多許多。
• 當THC引出端子較少時可使用增加範本厚度和開口尺寸 的措施，點焊膏工藝時增加焊膏量的方法。
• 當THC引出端子較多時，例如PGA矩陣連接器的端子（ 針）很多，如果增加範本厚度會影響印刷品質，如果增 大開口尺寸受到引腳間距的限制會引起焊膏粘連，導致 大量的錫珠。
去潮處理注意事項：
• a 應把器件碼放在耐高溫(大於150℃) 防靜電塑膠 託盤中進行烘烤；
• b 烘箱要確保接地良好，操作人員手腕帶接地良好 的防靜電手鐲；
• c 操作過程中要輕拿輕放，注意保護器件的引腳， 引腳不能有任何變形和損壞。
對於有防潮要求器件的存放和使用：
• 開封後的器件和經過烘烤處理的器件必須存放在相 對濕度≤20％的環境下（乾燥箱或乾燥塔），貼裝 時隨取隨用；開封後，在環境溫度≤30℃，相對濕 度≤60％的環境下，在規定時間內完成貼裝；當天 沒有貼完的器件，應存放在23±3℃、相對濕度 ≤20％的環境下。
......等等
3 . 對設備的特殊要求
• 3.1 印刷設備 雙面混裝時，需要用特殊的立體式管狀印刷機或
焊膏滴塗機。有時也可以採用普通印刷機。
3.2 再流焊設備
a 由於SMC/SMD焊接面在頂面，而THC的焊接面在底面， 要求各溫區上、下獨立控制溫度, 底部溫度需要調高。設 備的頂部可採用一些白色、光亮（反光）材料；或採用 白色、光亮（如錫箔、鋁箔）材料加工專門的焊接工裝 。
機器為全封閉式，乾淨，生產車間裡無異味。 d 簡化工序，節省流程時間，節省材料，設備管理及保養
簡單，使操作和管理都簡單化了。 e 降低成本，增加效益（廠房、設備、人員）。
與波峰焊相比的缺點
(1) 焊膏的價格成本相對波峰焊的錫條較高。 (2) 有些工藝需要專用範本、專用印刷設備和回流爐，價
格較貴。而且不適合多個不同的PCBA產品同時生產。 (3) 傳統回流爐可能會損壞不耐高溫的元件。在選擇元件
Acceptable - Class 3 • Minimum 270° wetting present on lead and barrel, Figure 7-114.
4.7 不耐高溫的元件採用手工焊接
• 如鋁電解電容、國產塑封器件應採用後附手 工焊接的方法來解決。
二.部分問題解決方案實例
• 案例1 “爆米花”現象解決措施 • 案例2 元件裂紋缺損分析 • 案例3 連接器斷裂問題 • 案例4 金手指沾錫問題 • 案例5 拋料的預防和控制 • 案例6 0201的印刷和貼裝 • 案例7 QFN的印刷、貼裝和返修
b 由於通孔元件焊錫量多，熱容量大，要求爐溫高一些。 c 專用再流焊設備. d 有時也可以採用原來的再流焊設備。
4. 工藝方面的特殊要求
• 4.1 施加焊膏有四種方法 • 管狀印刷機印刷 • 點膠機滴塗 • 範本印刷 • 印刷或滴塗後 + 焊料預製片
各種施加焊膏方法的應用
• a 單面混裝時可採用範本印刷、管狀印刷機印刷或 點焊膏機滴塗。
時，特別注意塑膠元件，如電位器、鋁電解電容等可能 由於高溫而損壞。（如果採用專用回流爐，元件表面最 高溫度可以控制在120~150℃。因此一般的電解電容，連 接器等都無問題）
2. 通孔元件採用再流焊工藝的適用範圍
• a 大部分SMC/SMD，少量(10~5%以下)THC的產品。 • b 要求THC能經受再流焊爐的熱衝擊，例如線圈、連
（3）：用貼裝機將矩形焊料預製片放置在通孔附近 • 焊料預製片被包裝在卷帶上、或通過散料餵料系統，
類似無源元件那樣被依次貼放在通孔附近的焊膏上。
矩形焊料預製片卷帶 貼放在通孔附近的焊膏上
4.2 通孔元件的焊膏施加量
• THC的焊膏量由通孔的體積、焊盤面積決定，可計算。 • 除了有PCB上、下焊盤外，還有PCB厚度方向的通孔需
• a. 需要根據引出腳的直徑設計插孔直徑，孔徑不能太大 ，大孔徑會增加焊膏的需求量，建議手工插裝孔直徑比 針直徑大20% （ 0.125mm ），機器自動插裝孔比針直 徑大20~50%，較少端子時插裝孔直徑可小一些。
• b. 插裝孔兩面的焊盤也不能太大，大焊盤也會增加焊膏 的需求量。
4.5 通孔回流焊接技術
及部分SMT问题解决方案 实例
• 工藝改進不僅給企業帶來生產效率和 品質，同時帶來工藝技術水準的不斷 提高和進步。
通孔元件再流焊工藝 部分問題解決方案實例
是工藝優化和技術改進的實例
內容
1. 通孔元件再流焊工藝 2. 部分問題解決方案實例
一. 通孔元件再流焊工藝
• 把引腳插入填滿焊膏的插裝孔中，並用回流 法焊接。可以替代波峰焊、選擇性波峰焊、 自動焊接機器人、手工焊。
貼片壓力過大產生裂痕或應力
吸嘴壓力過大 吸嘴壓痕
焊後產生裂紋
熱衝擊所造成的裂痕
元件、PCB、焊點之間熱膨脹係數不匹配； PCB翹曲，或焊接過程中變形； 再流焊升溫、降溫速度過快；
裂痕 PCB熱應力會損壞元件
陶瓷CTE ：3~5 ppm/℃ PCBCTE ：＜20 ppm/℃ 焊點CTE：~18 ppm/℃