回流焊常见缺陷的分析解读
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
1.焊料流失:在回流焊过程中,由于焊料重量和焊料的熔点不同,会导致焊料在焊接过程中流失,从而影响焊接质量和外观。
2.空锡:在回流焊过程中,可能会出现电子元器件焊锡和焊盘之间未填充的情况,称为空锡缺陷,其严重程度与焊接参数的设置有关。
3.气泡:回流过程中,由于焊料的挥发和金属表面上的气体,可能会在焊点周围形成气泡,从而影响焊点的质量,也会影响焊接的外观。
4.结点:在焊接过程中,由于焊料量太少或焊膏和电子元器件之间金属板的不良接触,会导致焊点部分熔化而形成结点,称为结点缺陷。
5.燃烧:当焊料接触到未驱动的电子元器件或焊料量过多时,会发生燃烧现象,导致烧坏电子元器件。
处理缺陷:
1.焊料流失:在生产过程中,需要控制焊料的重量以及熔点,确保焊料在回流焊过程中能够有足够的覆盖面积,同时避免焊料在焊接过程中流失。
2.空锡:应根据焊接的不同情况适当调整焊接参数。
回流焊常见质量缺陷及解决方法
回流焊常见质量缺陷及解决方法回流焊的品质受诸多因素的影响,最重要的因素是电子生产加工过程中回流焊炉的温度曲线及焊锡膏的成分珍数。
现在常用的高性能回流焊炉,已能比较方便地精确控制、调整温度曲线,相比之下,在高密度与小型化的趋势中,焊锡膏的印刷就成了回流焊质量的关键,焊锡膏、模板与印刷三个因素均能影响焊锡膏印刷的质量。
1、立碑现象回流焊中,片式元器件常出现立起的现象,称为立碑,又称为吊桥、曼哈顿现象这是在回流焊工艺中经常发生的一种缺陷。
产生原因:立碑现象发生的根本原因是元器件两边的润湿力不平衡,因而元器件两端的力矩也不平衡,从而导致立碑现象的发生。
下列情形均会导致回流焊时元器件两边的润湿力不平衡。
1、焊盘设计与布局不合理。
如果焊盘设计与布局有以下缺陷,将会引起元器件两边的润湿力不平衡。
元器件的两边焊盘之一与地线相连接或有一侧焊盘面积过大,焊盘两端热容量不均匀PCB表面各处的温差过大以致元器件焊盘两边吸热不均匀;大型器件QFP、BGA、散热器周围的小型片式元器件焊盘两端会出现温度不均匀现象。
解决办法:改善焊盘设计与布局2、焊锡膏与焊锡膏印刷。
焊锡膏的活性不高或元器件的可焊性差,焊锡膏熔化后,表面张力不一样,同样会引起焊盘润湿力不平衡。
两焊盘的焊锡膏印刷量不均匀,多的一边会因焊锡膏吸热量增多,熔化时间滞后,以致润湿力不平衡。
解决办法:选用活性较高的焊锡膏,改善焊锡膏印刷参数,特别是模板的窗口尺寸。
3、贴片。
Z轴方向受力不均匀,会导致元器件浸入到焊锡膏中的深度不均匀,熔化时会因时间差而导致两边的润湿力不平衡。
元器件偏离焊盘会直接导致立碑。
解决方法:调节贴片机工艺参数。
4、炉温曲线。
对PCB加热的工作曲线不正确,以致板面上温差过大,通常回流焊炉炉体过短和温区太少就会出现这些缺陷。
解决方法:根据每种产品调节好适当的温度曲线。
5、N2回流焊中的氧浓度。
采用N2保护回流焊会增加焊料的润湿力,但越来越多的报导说明,在氧含量过低的情况下发生立碑的现象反而增多;通常认为氧含量控制在(100-500)×10-6mg/m3左右最为适宜。
回流焊常见缺陷的分析解读
回流焊常见缺陷的分析解读
回流焊是三维变形非常小的一种焊接方法,它在焊接的时候可以极大的减少焊接的型式,比如元件体积比较大的电气控制盒,用回流焊可以把大的元件尽可能的安全,快速,精确的焊接在一起,大大的提高了工作效率。
但是虽然回流焊具有很多优势,但是还是存在一些缺陷,比如断熔率高,元件退热不足,焊点质量和密度不够,焊点强度低,焊点变形大等。
本文将对上述回流焊常见缺陷进行详细介绍和分析解读。
首先,断熔率高是回流焊中比较常见的缺陷之一,其主要原因是没有按照预定的焊接技术参数来进行焊接,比如焊点温度过高、焊剂负荷量过大、焊接速度过快等。
这些将导致焊接金属的熔点降低,从而导致焊接断熔。
其次,另一个常见的问题是由于没有及时的退热,导致焊接元件出现变形的情况,这就是回流焊中常见的"退热不足"缺陷。
具体而言,就是由于焊接操作中没有完全按照焊接参数,没有及时退热,使焊接金属持续处在高温下,导致焊接元件极易变形。
第三,回流焊中还有一种常见的缺陷就是焊接质量不足和焊点密度不够,焊接质量不足是因为操作工没有按照要求来控制焊接温度。
回流焊缺陷分析
回流焊缺陷分析:∙锡珠(Solder Balls):原因:1、丝印孔与焊盘不对位,印刷不精确,使锡膏弄脏PCB。
2、锡膏在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。
3、加热不精确,太慢并不均匀。
4、加热速率太快并预热区间太长。
5、锡膏干得太快。
6、助焊剂活性不够。
7、太多颗粒小的锡粉。
8、回流过程中助焊剂挥发性不适当。
锡球的工艺认可标准是:当焊盘或印制导线的之间距离为0.13mm时,锡珠直径不能超过0.13mm,或者在600mm平方范围内不能出现超过五个锡珠。
∙锡桥(Bridging):一般来说,造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀,包括锡膏内金属或固体含量低、摇溶性低、锡膏容易榨开,锡膏颗粒太大、助焊剂表面张力太小。
焊盘上太多锡膏,回流温度峰值太高等。
∙开路(Open):原因:1、锡膏量不够。
2、元件引脚的共面性不够。
3、锡湿不够(不够熔化、流动性不好),锡膏太稀引起锡流失。
4、引脚吸锡(象灯芯草一样)或附近有连线孔。
引脚的共面性对密间距和超密间距引脚元件特别重要,一个解决方法是在焊盘上预先上锡。
引脚吸锡可以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。
也可以用一种浸湿速度较慢、活性温度高的助焊剂或者用一种Sn/Pb不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡。
问题:是什么造成元件竖立(tombstoning)和怎样防止?答:在回流焊接期间,当片状元件的一端从相应的焊盘升起产生一个开路的时候,所形成的缺陷叫做元件竖立(tombstoning, drawbridging)。
这个缺陷的主要原因是在回流过程中的表面张力与起作用的不平衡湿润(wetting)力。
许多因素可以导致在焊接过程中片状元件两端的不平衡的湿润力。
促进元件竖立的两个主要因素是:1)在焊盘上不同的湿润力和 2)元件焊盘的不适当设计。
通常的疑点在一些情况中,不平衡的湿润力可能是元件或电路板端子可焊性特征不足的直接结果。
锡膏沉淀块的体积不同,或者被氧化或者干燥的锡膏,也可能导致焊接条件不足。
回流焊工艺中常见缺陷及其防止措施
回流焊工艺中常见缺陷及其防止措施常见的回流焊工艺缺陷有焊接不良、焊接过度、焊接偏位和焊接位置错误等。
以下是对这些缺陷及其防止措施的详细介绍。
焊接不良是指焊接接头出现未焊透、焊瘤、焊洞、焊缺陷等问题。
其主要原因有焊接温度不适宜、焊接时间不足、焊接压力不够、焊接面氧化等。
为了防止焊接不良,应根据不同的工艺要求和焊接材料选择合适的焊接参数,如焊接温度、焊接时间和焊接压力等。
同时,在焊接前应将焊接面进行清洗并保持干燥状态,以避免焊接面氧化影响焊接质量。
焊接过度是指焊接接头的焊接温度超过了材料的熔点,导致焊接区域出现熔化、烧穿等问题。
其主要原因有焊接温度过高、焊接时间过长、焊接压力过大等。
为了防止焊接过度,应控制好焊接温度,并根据不同材料的熔点设置合适的焊接时间和焊接压力。
同时,还可以使用辅助工具如护罩、隔热垫等来降低焊接温度,减少热损失。
焊接偏位是指焊接接头的焊接位置偏离了设计要求,导致焊接后的组件无法正常嵌合或连接。
其主要原因有焊接夹具设计不合理、焊接过程中的振动等。
为了防止焊接偏位,可以通过设计合适的焊接夹具,确保焊接接头的准确定位。
同时,还可以采取固定焊接工件的方法如添加支撑、夹持等,避免在焊接过程中发生位移。
焊接位置错误是指焊接接头的位置与设计要求不符,焊接后的组件无法正常拼接。
其主要原因有焊接工艺参数设置错误、焊接夹具设计不合理等。
为了防止焊接位置错误,应根据设计要求设定正确的焊接工艺参数,确保焊接接头的位置准确无误。
同时,在焊接前应仔细检查焊接夹具的设计,确保焊接工件能够正确定位。
总之,防止回流焊工艺中的常见缺陷需要根据具体情况采取相应的措施。
通过合理选择焊接参数、保持焊接面的清洁和干燥状态、设计合适的焊接夹具等方式,可以有效预防焊接不良、焊接过度、焊接偏位和焊接位置错误等问题的发生,提高焊接质量和工艺稳定性。
(整理)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。
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。
回流焊常见异常处理
检查元件可焊性。
5.锡珠
Solder ball1、回流曲线不好,发生溅锡。
锡膏本质不好,易发生锡珠问题。
锡膏氧化
锡膏印的太高,太宽,覆盖到焊盘外。
焊盘设计问题。
PCB板有湿气。
检查回流曲线的斜率,以及均热时间。
冷却不好。
锡膏可能过期或储藏有问题。
增大回流区温度。
检查冷却区温度曲线是否有变化。
检查锡膏。
3.细间距连焊 Bridging1、
锡膏太高。
钢网开孔太
元件贴放偏位。
被无意碰到或振动。
检查锡膏高度,或降低钢网厚度。
缺陷种类可能原因解决办法
1,冷焊 Cold solder1、回流曲线的回流时间太短。
PCB板有大的吸热元件如屏蔽罩,大的地线层。
确认回流曲线的融化时间
加大温度,从新测量Profile。
2.焊点不亮 Dim solder1、Profile的均热区温度过低,阻焊剂活性未充分作用。
检查贴片机。
检查Profile。
4、预先烘元件。
焊点有空洞 Voids1、锡膏预热和均热不够。
锡膏本质不好,溶剂不能充分挥发。
检查Profile。
更换锡膏
把元件贴正。
该焊盘设计。 3、该焊盘设计。
减低锡膏
调ห้องสมุดไป่ตู้Profile。
更换元件。
8.元件或焊点裂 Cracked Componet/Solder1、冷却不好。
在贴片机损坏。
温度太高。
元件吸潮。
检查Profile。
减小钢网开孔。
检查贴片位置。
回流焊缺陷分析
回流焊缺陷分析第⼀章绪论1.1 回流焊简介1.1.1 回流焊(再流焊)的定义及原理再流焊⼜称回流焊(Reflow),通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料,实现表⾯组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电⽓连接的软钎焊。
回流焊⼯艺原理当PCB进⼊预热—升温区(⼲燥区)时,焊膏中的溶剂,⽓体蒸发掉,同时,焊膏中的助焊剂润湿焊盘,元器件端头和引脚,焊膏软化,塌落,覆盖了焊盘,将焊盘,元器件引脚与氧⽓隔离,PCB进⼊预热—保温区时使PCB和元器件得到充分预热,以防PCB突然进⼊焊接⾼温区⽽损坏PCB和元器件;当PCB进⼊焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡对PCB的焊盘,元器件端头和引脚润湿,扩散,漫流或回流混合在焊接界⾯上⽣成⾦属间化合物,形成焊锡接点;PCB进⼊冷却区,使焊点凝固。
此时完成了再流焊。
1.1.2 再流焊的分类⑴按再流焊加热区域可分为两⼤类:a 对PCB整体加热;b 对PCB局部加热。
⑵对PCB整体加热再流焊可分为:热板再流焊、红外再流焊、热风再流焊、热风加红外再流焊、⽓相再流焊。
⑶对PCB局部加热再流焊可分为:激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊、热⽓流再流焊。
1.1.3 回流焊的特点及优点再流焊⼯艺特点(与波峰焊技术相⽐)⑴元器件受到的热冲击⼩;⑵能控制焊料的施加量;⑶有⾃定位效应(self alignment)—当元器件贴放位置有⼀定偏离时,由于熔融焊料表⾯张⼒作⽤,当其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时,在表⾯张⼒作⽤下,⾃动被拉回到近似⽬标位置的现象;⑷焊料中不会混⼊不纯物,能正确地保证焊料的组分;⑸可在同⼀基板上,采⽤不同焊接⼯艺进⾏焊接;⑹⼯艺简单,焊接质量⾼。
回流焊的优点⑴焊膏能定量分配,精度⾼,焊料受热次数少、不易混⼈杂质且使对较少。
(2)适⽤于焊接各种⾼精度、⾼要求的元器件,如 0603电阻电容以及 QFP, BGA和 CSP 等芯⽚封装器件。
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SMT回流焊是一种常用的电子焊接工艺,主要用于贴片式元器件的焊接。
在进行SMT回流焊过程中,常会出现一些焊接缺陷,如未焊牢、焊接剥离、焊盘破裂等问题。
本文将针对常见的SMT回流焊缺陷进行分析,并提出相应的解决方案。
1.未焊牢未焊牢是指焊料没有成功熔化或没有完全覆盖焊接区域,导致焊点与焊盘或焊脚之间没有良好的连接。
未焊牢的原因主要有:1.1渣滓或脏污:焊盘上存在未清除的污染物,影响了焊料与焊盘的接触,导致焊接不牢固。
解决方案:加强清洁工作,确保焊盘表面无污染物。
定期清洗焊盘,使用清洁剂去除焊接区域的油污和氧化物。
1.2温度不足:焊接过程中,焊接区域温度没有达到焊料的熔点,无法完全熔化焊料。
解决方案:调整回流焊炉的温度曲线,确保焊接区域温度达到焊料的熔点。
也可增加焊料的熔点,以提高焊接强度。
1.3焊料不足:焊料的数量不足,无法完全覆盖焊接区域。
解决方案:增加焊料的用量,确保焊料充分润湿焊盘,覆盖焊脚,提高焊接质量。
2.焊接剥离焊接剥离是指焊料与焊盘或焊脚之间的连接不牢固,容易出现脱离或剥离的现象。
焊接剥离的原因主要有:2.1焊料湿度不合适:焊料在焊接前未经过适当的烘干处理,含有过多的水分。
解决方案:将焊料置于适宜的环境中,控制湿度,确保焊料在焊接前达到合适的湿度。
2.2焊盘表面氧化:焊盘在焊接前可能会出现氧化现象,影响焊料与焊盘的接触。
解决方案:在焊接前对焊盘进行适当的处理,清除焊盘表面的氧化物。
使用氧化抑制剂可以有效地减少焊盘氧化。
2.3温度不均匀:焊接过程中,焊接区域温度分布不均匀,导致焊料与焊盘之间的连接不牢固。
解决方案:调整回流焊炉的温度曲线,确保焊接区域温度均匀分布,避免焊接剥离的问题。
3.焊盘破裂焊盘破裂是指焊料与焊盘之间的连接受力不均,导致焊盘出现裂缝或脱落的现象。
焊盘破裂的原因主要有:3.1高温冷却:焊接后,焊接区域在没有完全冷却之前就受到强制冷却,导致焊料与焊盘之间的连接受力不均。
回流焊常见问题及改善措施
回流焊常见问题及改善措施
一、焊接不良
1.问题描述:焊接点不牢固,容易脱落或产生气泡。
2.改善措施:
3.(1)检查焊盘是否清洁,去除表面的杂质和氧化层。
4.(2)检查锡膏是否正确印刷,确保焊盘上锡膏量充足且均匀。
5.(3)合理设置工艺参数,提高预热或焊接温度,保证足够的焊接时间。
6.(4)使用氮气保护环境,改善润湿行为。
二、焊点缺失
1.问题描述:在回流焊过程中,出现焊点不完整或缺失的情况。
2.改善措施:
3.(1)检查锡膏印刷是否均匀,确保每个焊盘上都有适量的锡膏。
4.(2)调整工艺参数,提高焊接温度和时间,确保焊点充分熔合。
5.(3)检查零件放置是否正确,确保零件与焊盘对齐。
6.(4)使用X光或超声波检测设备检查焊点内部质量,确认是否存在气孔或
裂纹等缺陷。
三、冷焊
1.问题描述:焊接点表面粗糙、不光滑,呈现冷焊现象。
2.改善措施:
3.(1)调整工艺参数,降低冷却速度,延长焊接时间。
4.(2)使用合适的助焊剂,提高焊接润湿性。
5.(3)确保零件和焊盘表面清洁,去除氧化层和杂质。
四、桥连
1.问题描述:两个焊接点之间出现多余的焊接材料,形成桥连现象。
2.改善措施:
3.(1)调整锡膏印刷量,减少多余的锡膏。
4.(2)合理设置工艺参数,控制焊接时间,避免过长或过短的焊接时间。
5.(3)使用合适的助焊剂,提高焊接润湿性,减少桥连现象。
(整理)回流焊的缺陷和焊接质量检验
回流焊的缺陷和焊接质量检验1 回流焊的常见缺陷和可能原因回流焊的焊接质量检验标准一般可采用IPC标准IPC-A-610,电子装联的接受标准[8]。
其中包括了SMT焊接元件的焊接检验标准。
回流焊常见的缺陷一般的原因和建议解决措施可归纳为下表,可同时参考IPC-S-816[9]:2 回流焊后的质量检验方法回流焊的焊接质量的方法目前常用的有目检法,自动光学检查法(AOI),电测试法(ICT),X-光检查法,以及超声波检测法。
1)目检法简单,低成本。
但效率低,漏检率高,还与人员的经验和认真程度有关。
2)自动光学检查法(AOI)自动化。
避免人为因素的干扰。
无须模具。
可检查大多数的缺陷,但对BGA,DCA 等焊点不能看到的元件无法检查。
3)电测试法(ICT)自动化。
可以检查各种电气元件的正确连接。
但需要复杂的针床模具,价格高,维护复杂。
对焊接的工艺性能,例如焊点光亮程度,焊点质量等无法检验。
另外,随着电子产品装连越来越向微型化,高密度以及BGA,CSP方向发展,ICT的测针方法受到越来越多的局限。
4)X-光检查法自动化。
可以检查几乎全部的工艺缺陷。
通过X-Ray的透视特点,检查焊点的形状,和电脑库里标准的形状比较,来判断焊点的质量。
尤其对BGA,DCA元件的焊点检查,作用不可替代。
无须测试模具。
但对错件的情况不能判别。
缺点价格目前相当昂贵。
5)超声波检测法自动化。
通过超声波的反射信号可以探测元件尤其时QFP,BGA等IC芯片封装内部发生的空洞,分层等缺陷。
它的缺点是要把PCB板放到一种液体介质才能运用超声波检验法。
较适合于实验室运用。
对于各种检查方法,既各有特色,又相互覆盖,它们的相互关系可用图13 来说明。
由图中可以看出,BGA,元件外观,及元件值的检验分别为X光,自动光学,及ICT 检测法特有的检查手段,其余的功能都相互有交叉。
例如,用光学检查方法解决表面可见的焊盘焊点和元件对错识别,用X-Ray检查不可见的元件焊点如BGA,DCA,插件过孔的焊锡情况,但如果不用ICT,元件值错无法检查;又例如,用ICT检查开路,短路等电性能,用X-Ray检查所有元件的焊点质量,但如果不用光学检查仪对外观破损的元件亦无法检验。
焊接缺陷分析及预防
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影响回流焊质量的因素
元器件焊端和引脚、PCB的焊盘质量
当元器件焊端和引脚、PCB的焊盘氧化或污染,或PCB受潮等情况 下,回流焊时会产生润湿不良、虚焊、焊锡球、空洞等焊接缺陷。
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影响回流焊质量的因素
焊膏印刷质量
据资料统计,在PCB设计正确、元器件和PCB质量有保证的前提下, SMT的质量问题中有70%出在印刷工艺。印刷位置正确与否(印刷 精度)、焊膏量的多少、焊膏量是否均匀、焊膏图形是否清晰、有 无粘连、PCB表面是否被焊膏污染等都直接影响SMT焊接质量。
预防对策
调整温度曲线,峰值温度一般定在比焊膏 熔点高30~40度左右,回流时间为40~90s 可适当提高峰值温度或延长回流时间。尽 量将PCB放置在炉子中间部位进行焊接
1.双面布件设计时应尽量将大元件布置在 PCB同一面,确实排布不开的,应交错排 布; 2.适当提高峰值温度或延长回流时间 14
回流焊常见不良分析与预防对策
Hale Waihona Puke 2.焊膏的黏度、印刷性: 焊膏的黏度、印刷性(滚动性、转移性)、触变性、常温下的使 用寿命等都会影响印刷质量。如果焊膏的印刷性不好,严重时焊 膏只是在钢网上滑动,这种情况下几乎印不上焊膏。
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影响回流焊质量的因素
3. 印刷工艺参数 印刷焊膏时,刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度,以及模 板与PCB上表面之间的距离、网板分离速度、钢网底部清洁等工 艺参数都会影响印刷质量,而且有些工艺参数之间还存在一定的 制约关系。因此,只有正确控制这些参数,才能保证焊膏的印刷 质量。 4.设备精度方面 在印刷高密度、窄间距产品时,印刷机的印刷精度和重复精度也 会起到一定的作用。 5.对回收焊膏的使用与管理,环境温度、湿度及环境卫生,对焊点质量 都有影响。回收的焊膏与新焊膏要分别存放,环境温度过高会降 低焊膏黏度,湿度过大焊膏会吸收空气中的水分,湿度过小会加 速焊膏中溶剂的挥发,环境中的灰尘混入焊膏会使焊点产生针孔。
回流焊工艺中常见缺陷及其防止措施
约为5 %。焊膏合金粉 和焊 剂 比例配合不佳 时 ,焊剂 0 较 多 的焊膏 容易 产生锡 珠 。合 金粉 开始 溶化 时 ,焊 剂首先 开始 流动 ,在 “ 细 ”作用 下沿 着元 件两侧 毛 底 端 的缝 隙 向 中部 延伸 ,直 到 两端焊 剂 在 中部 汇集
后停 止 。在这 个过 程 中 ,过 多 焊剂带 着部 分较 小合 金粉颗粒一起 迁移 ,同时在元件 和P B C 缝隙问沉积 ,
可能更容易扩散而促进焊锡 沿着元 器件底部流动 。 1 焊膏金属含量 . 2 焊 膏 中金属 的质 量分 数 为8 % ~9 %,体积 比 8 2
1 其他 . 5 预热 及合 金融 化前 阶段 ,温度 升温 太快 ,焊 材
中水 汽和溶 剂气 化膨 胀 易产生 锡珠 。其 次 ,由于 元 器 件塑 性 主体高 度不 同 ,支架 高 度就不 同 ,元器 件
下 焊膏 的毛 细作 用 的移 动能力 也 不 同 ,毛 细作用 强
的 回流焊后 就 易形成 锡珠 。另外 ,通过 焊盘 尺寸 设 计 也可减少 锡珠发生 率 。表2 为推荐 的0 0 焊盘设计 21 尺 寸及不 同过程 的效果 。
表1 2t 0 0 焊盘设计尺 寸
0 0 焊 盘 尺 寸 21 长 度 尺 寸Lmm / 宽 度 尺 寸口/ m a r 焊盘间隔 ( 中心 )Bmm / 焊盘间隔 ( 缘 ) / 边 Bmm 下 限 02 4 .5 O4 6 .0 05 8 .0 02 3 .0 上 限 O3 5 - O 04 7 .5 05 9 .5 02 4 .5 过 程 效 果 改进 竖 碑 改进 锡 珠
_ 匿 圈
图3细问距引脚产生的桥连
图 4桥 连 断 开 过 程
无 铅焊 接 中如果 没有 氮气 保护 ,高 温容 易造 成焊接 材料 的氧化 ,润湿性变差 。 1 模板开孔设计 . 4
SMT_回流焊不良分析
SMT_回流焊不良分析SMT(Surface Mount Technology)回流焊是电子制造中常用的一种焊接技术,它具有快速、高效和高可靠性的特点。
然而,由于各种原因,回流焊过程中可能会出现不良现象。
本文将分析常见的SMT回流焊不良,并探讨其原因和解决方法。
1.鼓包/焊接不良:SMT组装的元器件在回流焊过程中可能导致焊接不良或发生鼓包现象。
发生原因可能是:原因一:PCB板厚度不均匀。
解决方法一:选用高质量、厚度均匀的PCB材料,并且加强对PCB板的加工过程的管控。
原因二:回流焊炉温度过高或过低。
解决方法二:合理调整回流焊炉的温度曲线,确保元器件和焊接区域达到合适的温度。
原因三:焊接炉的传送速度不合适。
解决方法三:调整焊接炉的传送速度,确保焊接时间和温度均匀分布。
2.焊接开路/短路:焊接开路和短路是常见的SMT回流焊不良问题。
原因一:焊点锡量不足。
解决方法一:增加焊接锡的量,确保焊点良好覆盖元器件的焊盘。
原因二:元件安装不准确。
解决方法二:完善元件安装工艺,确保元件准确放置到焊盘上。
3.焊脚浮起:焊脚浮起是指焊盘与焊脚之间的接触不良或焊盘脱落现象。
常见原因有:原因一:焊接温度过高。
解决方法一:调整焊接温度,避免过高温度破坏焊片涂层,导致焊脚浮起。
原因二:焊接时间过长。
解决方法二:减少焊接时间,避免过长时间的高温对焊片造成损害。
4.电子元件损坏:在回流焊过程中,元件可能会受到机械力或温度引起的损坏。
原因一:回流焊炉发热不均匀。
解决方法一:检查和修复回流焊炉的发热系统,确保温度均匀分布。
原因二:焊接过程中的机械冲击。
解决方法二:在焊接工艺中合理布置元件的位置,避免机械冲击。
5.领先/滞后焊接:领先/滞后焊接是指元器件在焊接过程中因为位置不准确而导致焊接位置错误。
原因一:PCB板设计不合理。
解决方法一:优化PCB板设计,确保元件布局与焊盘对应准确。
原因二:拾取机或组装机的偏差。
解决方法二:检查和调整拾取机和组装机的工作参数,确保元器件准确放置到焊盘上。
MPM资料 回流焊焊接的常见缺陷及解决办法
MPM资料 回流焊焊接的常见缺陷及解决办法一:回流焊焊接的常见缺陷及解决办法1、冷焊是指不完全回流形成的焊点。
原因:焊接时加热不充分,温度不够。
2、桥接SMT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。
原因:焊膏塌落;焊膏太多;贴片时压力过大;回流时升温速度过快,焊膏中溶剂来不及全部挥发3、虚焊IC引脚焊接后出现部分引脚虚焊,是常见的焊接缺陷。
原因:引脚共面性差(特别是QFP,由于保管不当,造成引脚变形);引脚和焊盘可焊性差(存放时间长,引脚发黄);焊接时预热温度过高,加热速度过快(易引起IC引脚氧化,使可焊性变差)4、立碑片式元器件的一端被提起,且站在它的另一端引脚上,又称曼哈顿现象或吊桥。
原因:根本的是由于元件两端的润湿力不平衡造成的。
具体与以下因素有关:⑴、焊盘设计与布局不合理(两个焊盘一个过大,则会易热容量不均匀而引起润湿力不平衡,导致施加到两端之上的熔融焊料的不平衡表面张力,片式元件的一端在另一端可能开始润湿之前已完全润湿了)⑵、两焊盘焊膏印刷量不均匀,多的一端会因焊膏吸热量增多,熔化时间滞后,这样也会导致润湿力不平衡⑶、贴片时,受力不均匀,会导致元件浸入到焊膏中深浅不一,熔化时间差,而导致两边的润湿力不均匀;贴片时移位。
⑷、焊接时,加热速度过快且不均匀,使得PCB上各处温差大。
5、芯吸(灯芯现象)导致虚焊,若引脚间距细也可能导致桥接,是熔融焊料润湿元器件引脚时,焊料从焊点位置爬上引脚。
多发生在PLCC,QFP,SOP中。
原因:焊接时由于引脚较小的热容量,其温度常会高于PCB上焊盘的温度,所以首先引脚润湿;焊盘可焊性差,焊料也会爬升。
6、爆米花现象现在多数元器件为塑封,树脂封装器件,它们特易吸潮,所以对它们的储存,保管极为严格。
一旦吸潮,而在使用前没有完全烘干,在回流时,急剧升温,内部的水蒸气膨胀,形成爆米花现象7、锡珠影响外观,也会引起桥接。
有两类:片式元件的一侧,常为一个独立的球状;IC引脚四周,呈分散的小球状。
SMT回流焊常见缺陷
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。
回流焊常见缺陷
回流焊常见缺陷2009年03月15日星期日 10:47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。
图像: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。
回流焊常见焊接不良及应对
回流焊常见焊接不良及应对随着表面组装技术的广泛应用,SMT焊接质量问题引起了人们的高度重视。
为了减少或避免回流焊接中各种缺陷的出现,不仅要注重提高工艺人员分析、判断和解决这些问题的能力,而且还要完善工艺管理,提高工艺质量控制技术,这样才能更好的提高SMT焊接质量,保证电子产品的最终质量。
1、桥连桥连产生原因及解决办法:(1)温度升速过快。
回流焊时,如果温度上升过快,焊膏内部的溶剂就会挥发出来,引起溶剂的沸腾飞溅,测出焊料颗,形成桥连。
其解决办法是:设置适当的焊接温度曲线。
(2)焊膏过量。
由于模板厚度及开孔尺寸偏大,造成焊膏过量,回流焊后必然会形成桥连。
其解决办法是:选用模板厚度较薄的模板,缩小模板开孔尺寸。
(3)模板孔壁粗糙不平,不利于焊膏脱膜,印制出的焊膏也容易坍塌,从而产生桥连。
其解决办法是:采用激光切割的模板。
(4)贴装偏移,或贴片压力过大,使印制出的焊膏发生坍塌,从而产生桥连。
应减小贴装误差,适当降低贴片头的放置压力。
(5)焊膏的黏度较低,印制后容易坍塌,回流焊后必然会产生桥连。
其解决的办法是,选用黏度较高的焊膏。
(6)电路板布线设计与焊盘间距不规范,焊盘间距过窄,导致桥连。
需要改进电路板的设计。
(7)锡膏印制错位,也会导致产生桥连。
应提高锡膏印刷的对准精度。
(8)过大的刮刀压力,使印制出的焊膏发生坍塌,从而产生桥连。
其解决办法是,降低刮刀压力。
2、立碑立碑是指两个焊端的表面组装元件,经过回流焊后其中一个端头离开焊盘表面,整个元件呈斜立或直立,如石碑状,又称吊桥、曼哈顿现象.产生原因及解决办法:(1)贴装精度不够:一般情况下,贴装时产生的组件偏移,在回流焊接时由于焊膏熔化产生表面张力,拉动组件进行定位,即自动定位。
但如果偏移严重,拉动反而会使组件竖起,产生立碑现象。
别外,组件两端与焊膏的黏度不同,也是产生产碑现象的原因之一。
其解决办法是:调整贴片机的贴片精度,避免产生较大的贴片偏差。
(2)焊盘尺寸设计不合理:若片式组件是一对焊盘不对称,会引起漏印焊膏量不一致,小焊盘对温度响应快,焊盘上的焊膏易熔化,大焊盘则相反。
波峰焊和回流焊典型焊接缺陷及解决措施
波峰焊和回流焊典型焊接缺陷及解决措施1、波峰焊和回流焊中的锡球锡球的存在表明工艺不完全正确,而且电子产品存在短路的危险,因此需要排除。
国际上对锡球存在认可标准是:印刷电路组件在600范围内不能出现超过5个锡球。
产生锡球的原因有多种,需要找到问题根源。
1、1 波峰焊中锡球波峰焊中常常出现锡球主要原因有两方面:第一,由于焊接印刷板时,印刷板上的通孔附近的水分受热而变成蒸汽。
如果孔壁金属镀层较薄或有空隙,水汽就会通过孔壁排除,如果孔内有焊料,当焊料凝固时水汽就会在焊料内产生空隙(针眼),或挤出焊料在印制板正面产生锡球。
第二。
在印制板反面(即接触波峰的一面)产生的锡球是由于波峰焊接中一些工艺参数设置不当而造成的。
如果助焊剂涂覆量增加或预热温度设置过低,就可能影响焊剂内组成成分的蒸发,在印制板进入波峰时,多余的焊剂受高温蒸发,将焊料从锡槽中溅出来,在印制板面上产生不规则的焊料球。
针对上述两面原因,我们采取以下相应的解决措施:第一,通孔内适当厚度的金属镀层是很关键的,孔壁上的铜镀层最小应为25um,面且无空隙。
第二,使用喷雾或发泡式涂覆助焊剂。
发泡方式中,在调节助焊剂的空气含量时,应保持尽可能产生最小的气泡,泡沫与PCB 接触面相对减小。
第三,波峰焊机预热区温度的设置应使线路板顶面的温度达到至少100摄氏度。
适当的预热温度不仅可消除焊料球,面且避免线路板受到热冲击面变形。
1、2 回流焊中的锡球1、2、1回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球,常常藏于矩形片式组件两端之间的侧面或细距引脚之间。
在组件贴装过程中,焊膏被置于片式组件的引脚与焊盘这间,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,液态焊锡会因收缩面使焊缝充不充分,所有焊料颗粒不能合成一个焊点。
部分液态焊锡会从焊缝流出,形成锡球。
因此,焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。
1、2、2 原因分析与控制方法造成焊锡润湿性差的原因很多,以下主要分析与相关的原因及解决措施:a)回流温度曲线设置不当。
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南京信息职业技术学院毕业设计论文作者王浩学号*****P29 系部机电学院专业电子组装技术与设备(通信设备制造) 题目回流焊常见缺陷的分析指导教师谭淑英高晴评阅教师完成时间:2014年05月15 日目录1引言 (1)2 影响回流焊焊接质量的因素 (1)2.1 PCB焊盘设计 (1)2.2焊膏质量 (1)2.3物料的质量和性能 (2)2.4焊接过程工艺控制 (2)3回流焊常见缺陷及解决措施 (3)3.1锡珠 (3)3.2芯吸 (5)3.3曼哈顿现象 (5)3.4桥连 (6)3.5空洞 (8)3.6 PCB扭曲 (8)结论 (9)致谢 (9)参考文献 (10)1引言表面贴装(SMT)技术作为新一代电子装联技术已经渗透到各个领域,SMT产品具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击,高频特性好、生产效率高等优点。
典型的SMT工艺分为三步:施加焊锡膏——贴装元器件——回流焊接,回流焊接技术作为SMT三大主要工艺之一,其焊接品质已成为影响电子组装直通率的关键因素,尤其是在电子产品向无铅化、微小化和高密度方向发展的时代,回流焊是SMT技术中非常关键的步骤。
在回流焊接过程中对焊接缺陷的控制,对于SMT产品质量起着至关重要作用。
2 影响回流焊焊接质量的因素2.1 PCB焊盘设计回流焊的焊接质量与PCB焊盘设计有直接的的关系。
如果PCB焊盘设计正确,贴装时少量的歪斜可以在回流焊时由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正(称为自定位或自校正效应);相反,如果PCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,回流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。
PCB焊盘设计要注意:(1)两端焊盘必须对称,以保证熔融焊锡表面张力平衡;(2)焊盘间距要能确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸,焊盘间距过大或过小都会引起焊接缺陷(如表1);表1 0201焊盘设计尺寸(3)元件端头或引脚与焊盘搭接Array后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面;(4)焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。
2.2 焊膏质量焊膏是回流焊工艺必需材料,它是由合金粉末(颗粒)与糊状助焊剂载体均匀混合而成的膏状焊料。
其中合金颗粒是形成焊点的主要成分,焊剂则是去除焊接表面氧化层,提高润湿性,确保焊膏质量的关键材料。
保证锡膏的质量主要从存储和使用两个方面来体现。
锡膏必须放置在冷藏柜中,温度要控制在0-10℃之间(或按厂家要求),每天都要检查冷柜的温度是否正常并做好记录,发现温度异常立即通知工程技术人员进行处理。
使用方面,要坚持“先进先出”的原则,做好取用记录,保证回温时间大于四小时,最好是前一天取出第二天要用的锡膏,印刷前充分搅拌锡膏,使其粘度具有优良的印刷性和脱模性,添加完锡膏后应立即盖好锡膏罐的盖子,印刷后确保在四小时以内完成回流焊接,若回温时间不够会造成回流后锡球多,直接影响焊接质量,若存储没有做好可能会导致助焊剂减少,回流后焊点光泽度差。
2.3 物料的质量和性能物料作为SMT贴装的重要组成元素,其质量和性能直接影响回流焊接直通率。
首先,作为回流焊接的对象之一,必须具备最基本的一点就是耐高温,有铅元器件焊端或引脚可焊性要求235℃±5℃,2±0.2s,无铅器件要求250~255℃,2~3s。
虽然这一点看似不会出问题,毕竟表面贴装物料已经发展了这么多年了,但是我们在实际生产过程中偶尔还会遇到某些客户采购的物料过炉后熔化,只能停产等待换料或者采用手工补装的方式解决,对生产进度、秩序和焊接质量都会造成影响。
其次,元器件的外形要适合自动化表面贴装,且其形状要标准化并具有良好的尺寸精度,否则会带来较多的抛料和物料损耗,同时也会增加停机时间。
最后,元器件的包装形式要适合贴片机自动贴装的要求。
这一点对大批量的产品生产来说一般不会有问题,但是对于小批量研发中试的产品来说就不是都能保证了。
有的客户一种产品可能只生产一到两块,为了节省成本每种物料都不会采购很多,用量少物料的料带甚至只有几厘米长,根本无法满足上机贴装的要求,我们建议此类客户应从长远考虑,可将常用的阻容件成盘采购建立一个物料库,每次生产时只用从中调用就可以了,这样既提高了生产的效率,实际上也降低了每次采购的成本。
2.4 焊接过程工艺控制焊接过程主要包括丝印、贴片和回流,每一个环节都至关重要。
首先是丝印,前面提到了在PCB设计和网板设计正确、元器件和电路板质量都良好的前提下,表贴焊接的缺陷有60%~70%是因为印刷缺陷造成的。
由于定位不准、刮刀速度和刮刀压力不合适、脱模速度不恰当会造成印刷错位、踏边、连点、缺锡、拉尖等问题,丝印环节一定要加强对印刷质量的检查,有问题及时调试,杜绝有印刷缺陷的PCB流到下一环节。
接下来是贴片环节,众所周知,保证贴装质量的三要素是“元件正确”、“位置准确”和“贴装压力合适”。
“元件正确”即要保证物料名称或料值合乎焊接BOM要求,供料器位置按优化顺序摆放,上料完成后及班组交接时也一定要复查物料名称和位置是否正确。
“位置准确”就是贴装坐标一定要正确,保证物料能准确贴装到焊盘上,而且还要特别注意贴装角度,保证极性器件方向正确,编程时就要把所有器件角度和坐标调整好,并在生产前上机检视,确保实际生产时不用再调整,保障生产的流畅性。
“贴装压力合适”是指贴装后将物料压入锡膏的厚度,不能太小也不能太大。
其影响因素有程序项里PCB厚度的设定、封装项里物料厚度的设定以及贴片机吸嘴压力的设定,现在新型的贴片机都装配有贴装压力回馈系统,会根据贴装情况自动进行调节。
最后是回流的控制,贴装的质量直接体现在回流效果之中,而保证回流焊接质量的核心就是正确的温度曲线设定。
温度曲线的控制点主要是升温斜率、峰值温度和回流时间三个方面。
有铅无铅温度曲线的分析大家都很熟悉了,在此就不再介绍了,下面主要向大家介绍温度曲线的设定依据:(1)依据所使用的锡膏推荐的温度曲线进行设置。
因为锡膏的成分决定了其活化温度及熔点,这在根本上决定了设置的方向。
(2)根据PCB板材、尺寸大小、厚度和重量来设定。
(3)根据元件类型、大小和密度来设定,还要注意特殊器件的最高焊接温度限制。
(4)根据回流炉结构和温区长度来设定,不同的回流炉要设定不同的温度曲线。
(5)要根据环境温度和气流情况来设定,特别是温区短,进出口气流密封不太好的炉子。
3 回流焊常见缺陷及解决措施3.1 锡珠锡珠类似于焊球,但尺寸较大,直径在0.2mm~0.4mm之间,经常出现在矩形片式元件两侧或细间距引脚之间。
锡珠是在焊接过程中形成,当焊膏被贴片器件压出焊盘或塌陷或印刷过多时,经回流焊后,在元件侧面或底面容易形成锡珠。
锡珠不仅影响了PCBA外观,也对产品质量埋下了隐患,脱落后容易造成引脚短路,影响电子产品质量。
锡珠还可能导致电路工作异常,主要看其所在的位置和大小,电阻旁边的锡珠对电路没有什么影响,而电容或电感旁边的锡珠对电路有很大的影响,锡珠对电路影响较大的所在位置主要是紧贴在电容或电感两侧的中心位置,而且尺寸往往较大,如图1所示,焊剂的残留物已将元器件两端连通。
图1 回流焊接过程中锡珠现象焊剂残留物一般是不会引起电路工作异常的,但产生锡珠以后其结果发生很大变化。
假设焊盘两端间距为0.8 mm,锡珠直径为0.3 mm,那么相当两焊盘间距为0.5 mm,使得PCB表面绝缘值降低,且残留物越多PCB表面绝缘值就下降越大,漏电流增加导致工作异常,若长度超过1/2的引脚间距或大于0.3 mm(即使小于1/2的脚间距)为不合格。
因此,焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡珠形成的根本原因。
3.1.1焊料润湿性差的原因及解决措施(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l~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)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孔中,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。
因此应加强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。
3.2芯吸芯吸现象又称抽芯现象,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,焊料优先熔化,它与焊盘的润湿力大于它与引脚之间的润湿力,故焊料会沿引脚上升,发生芯吸现象的概率就小很多。
解决办法是:在汽相回流焊时应首先将SMA充分预热后再放入汽相炉中,应认真检查和保证PCB板焊盘的可焊性,可焊性不好的PCB不应用于生产,元件的共面性不可忽视,对共面性不好的器件不应用于生产。
3.3 曼哈顿现象矩形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。
引起该现象的主要原因是元件两端受热不均匀,焊膏熔化有先有后所致。
在下列情况下会造成元件两端受热不均匀:(1)有缺陷的元件排列方向设计。
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,要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,形成均衡的液态表面张力,以保持元件位置不变。
(2)在进行气相焊接时印制电路组件预热不充足。
气相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上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封装尺寸的片式元件起,从而产生立片现象。