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SMT生产回流焊质量缺陷及解决办法

发布时间 :2017-10-17 09:34 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCBA部
1、立碑现象
SMT生产回流焊中,片式元器件常出现立起的现象,产生的原因:立碑现象发生的根本原因是元件两边的润湿力不平衡,因而元件两端的力矩也不平衡,从而导致立碑现象的发生。
下列情况均会导致回流焊时元件两边的湿润力不平衡:
1.1、焊盘设计与布局不合理。如果焊盘设计与布局有以下缺陷,将会引起元件两边的湿润力不平衡。
1.1.1、元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;
1.1.2、PCB表面各处的温差过大以致元件焊盘两边吸热不均匀;
1.1.3、大型器件QFP、BGA、散热器周围的小型片式元件焊盘两端会出现温度不均匀。
解决办法:改变焊盘设计与布局。
 
1.2、焊锡膏与焊锡膏印刷存在问题。焊锡膏的活性不高或元件的可焊性差,焊锡膏熔化后,表面张力不一样,将引起焊盘湿润力不平衡.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,融化时间滞后,以致湿润力不平衡。
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。
 
1.3、贴片移位。Z轴方向受力不均匀,会导致元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湿润力不平衡。如果元件贴片移位会直接导致立碑。
解决办法:调节贴片机工艺参数。
 
1.4、炉温曲线不正确。如果回流焊炉炉体过短和温区太少就会造成对PCB加热的工作曲线不正确,以致板面上湿差过大,从而造成湿润力不平衡。
解决办法:根据每种不同产品调节好适当的温度曲线。
 
1.5、氮气。回流焊中的氧浓度采取氮气保护回流焊会增加焊料的湿润力,但越来越多的例证说明,在氧气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的负6次方左右最为适宜。
 
2、锡珠
锡珠是回流焊中常见的缺陷之一,它不仅影响外观而且会引起桥接.锡珠可分为两类,一类出现在片式元器件一侧,常为一个独立的大球状;另一类出现在IC引脚四周,呈分散的小珠状.产生锡珠的原因很多,现分析如下:
2.1、温度曲线不正确回流焊曲线可以分为4个区段,分别是预热、保温、再流和冷却。
预热、保温的目的是为了使PCB表面温度在60~90s内升到150℃,并保温约90s,这不仅可以降低PCB及元件的热冲击,更主要是确保焊锡膏的溶剂能部分挥发,避免回流焊时因溶剂太多引起飞溅,造成焊锡膏冲出焊盘而形成锡珠。
解决办法:注意升温速率,并采取适中的预热,使之有一个很好的平台使溶剂大部分挥发。
 
2.2、焊锡膏的质量
2.2.1、焊锡膏中金属含量通常在(90±0.5)℅,金属含量过低会导致助焊剂成分过多,因此过多的助焊剂会因预热阶段不易挥发而引起飞珠。
2.2.2、焊锡膏中水蒸气和氧含量增加也会引起飞珠.由于焊锡膏通常冷藏,当从冰箱中取出时,如果没有确保恢复时间,将会导致水蒸气进入;此外焊锡膏瓶的盖子每次使用后要盖紧,若没有及时盖严,也会导致水蒸气的进入。
放在模板上印制的焊锡膏在完工后。剩余的部分应另行处理,若再放回原来瓶中,会引起瓶中焊锡膏变质,也会产生锡珠.
解决办法:选择优质的焊锡膏,注意焊锡膏的保管与使用要求。
 
2.3、印刷与贴片
2.3.1、在焊锡膏的印刷工艺中,由于模板与焊盘对中会发生偏移,若偏移过大则会导致焊锡膏浸流到焊盘外,加热后容易出现锡珠。此外印刷工作环境不好也会导致锡珠的生成,理想的印刷环境温度为25±3℃,相对湿度为50℅~65℅。
解决办法:仔细调整模板的装夹,防止松动现象.改善印刷工作环境。
 
2.3.2、贴片过程中Z轴的压力也是引起锡珠的一项重要原因,却往往不引起人们的注意。部分贴片机Z轴头是依据元件的厚度来定位的,如Z轴高度调节不当,会引起元件贴到PCB上的一瞬间将焊锡膏挤压到焊盘外的现象,这部分焊锡膏会在焊接时形成锡珠.这种情况下产生的锡珠尺寸稍大。
解决办法:重新调节贴片机的Z轴高度。
 
2.3.3、模板的厚度与开口尺寸。模板厚度与开口尺寸过大,会导致焊锡膏用量增大,也会引起焊锡膏漫流到焊盘外,特别是用化学腐蚀方法制造的摸板。
解决办法:选用适当厚度的模板和开口尺寸的设计,一般模板开口面积为焊盘尺寸的90℅。
 
3、芯吸现象
芯吸现象又称抽芯现象,是常见焊接缺陷之一,多见于气相回流焊.芯吸现象使焊料脱离焊盘而沿引脚上行到引脚与芯片本体之间,通常会形成严重的虚焊现象。产生的原因只要是由于元件引脚的导热率大,故升温迅速,以致焊料优先湿润引脚,焊料与引脚之间的湿润力远大于焊料与焊盘之间的湿润力,此外引脚的上翘更会加剧芯吸现象的发生。
解决办法:
3.1、对于气相回流焊应将SMA首先充分预热后再放入气相炉中;
3.2、应认真检查PCB焊盘的可焊性,可焊性不好的PCB不能用于生产;
3.3、充分重视元件的共面性,对共面性不好的器件也不能用于生产。
在红外回流焊中,PCB基材与焊料中的有机助焊剂是红外线良好的吸收介质,而引脚却能部分反射红外线,故相比而言焊料优先熔化,焊料与焊盘的湿润力就会大于焊料与引脚之间的湿润力,故焊料不会沿引脚上升,从而发生芯吸现象的概率就小得多。
 
4、桥连
桥连是SMT生产中常见的缺陷之一,它会引起元件之间的短路,遇到桥连必须返修.引起桥连的原因很多主要有:
4.1、焊锡膏的质量问题。
4.1.1、焊锡膏中金属含量偏高,特别是印刷时间过久,易出现金属含量增高,导致IC引脚桥连;
4.1.2、焊锡膏粘度低,预热后漫流到焊盘外;
4.1.3、焊锡膏塔落度差,预热后漫流到焊盘外;
解决办法:调整焊锡膏配比或改用质量好的焊锡膏。
 
4.2、印刷系统
4.2.1、印刷机重复精度差,对位不齐(钢板对位不好、PCB对位不好),.致使焊锡膏印刷到焊盘外,尤其是细间距QFP焊盘;
4.2.2、模板窗口尺寸与厚度设计不对以及PCB焊盘设计Sn-pb合金镀层不均匀,导致焊锡膏偏多。
解决方法:调整印刷机,改善PCB焊盘涂覆层;
 
4.3、贴放压力过大,焊锡膏受压后满流是生产中多见的原因。另外贴片精度不够会使元件出现移位、IC引脚变形等。
4.4、回流焊炉升温速度过快,焊锡膏中溶剂来不及挥发。
解决办法:调整贴片机Z轴高度及回流焊炉升温速度。


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