1、 引言
表面組裝技術(shù)在減少電子產(chǎn)品體積重量和可靠性方面的突出優(yōu)點(diǎn)，迎來了未來戰(zhàn)略武器 洲際射程 機(jī)動(dòng)發(fā)射 安全可靠 技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)對(duì)制造技術(shù)的要求。但是，要制定和選擇合適于具體產(chǎn)品的表面組裝工藝不是簡(jiǎn)單的事情`因?yàn)?a href=http://www.plotsmt.com/ target=_blank class=infotextkey>smt技術(shù)是涉及到了多項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中任何一向因素的改變都會(huì)影響電子產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。
元器件焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量直接是直接影響印制電路組件（PWA）乃至整機(jī)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，他它受許多因素的影響，如焊膏 基板 元器件可焊性`絲印 貼裝精度以及焊接工藝等。我們?cè)谶M(jìn)行
smt工藝研究和生產(chǎn)中，深知合理的表面組裝工藝技術(shù)在控制和提高
smt生產(chǎn)質(zhì)量中起到至關(guān)重要的作用本文就針對(duì)所遇到的幾種典型焊接缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的工藝方法來解決。
2-1 波峰焊和回流焊中的錫球
錫球的存在表明工藝不完全正確，而且電子產(chǎn)品存在短路的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要排除。際上對(duì)錫球的存在認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是：印制
電路板組件在600范圍內(nèi)不能出現(xiàn)5個(gè)錫球。產(chǎn)生錫球的原因有多種。需要找到根源。
2-1-1波峰焊中的錫球
波峰焊中常常出現(xiàn)錫球，主要原因有兩個(gè)方面：一，由于焊接印制板時(shí)，印制板上的通孔附近的水分受熱而變蒸汽。如果孔壁金屬鍍層較薄或有空隙，水汽就會(huì)通過孔隙排除，如果孔內(nèi)有焊料，當(dāng)焊料凝固時(shí)水汽就會(huì)在焊料內(nèi)產(chǎn)生空隙（針眼），或擠出焊料在印制板正面產(chǎn)生錫珠。二，在印制板反面（既接觸波峰的一面）產(chǎn)生的錫珠是由于波峰焊接中一些工藝設(shè)置不當(dāng)而造成的，如果助焊劑涂覆量增加或預(yù)熱溫度設(shè)置過低，就可能影響原劑內(nèi)
組成成分的蒸發(fā)，在印制板進(jìn)入波峰時(shí)，多余的焊劑受高溫蒸發(fā)，將焊料從錫槽中濺出來，在印制板上產(chǎn)生不規(guī)則的焊料球。
針對(duì)上述的原因 我們采取以下相應(yīng)的解決措施：一，通孔內(nèi)適當(dāng)厚度的金屬層是很關(guān)鍵的，孔壁上的銅度層小應(yīng)為25UM，而且無空隙。二。使用噴霧或發(fā)泡途覆助焊劑。發(fā)泡方式中，在調(diào)節(jié)助焊劑空氣含量時(shí)，應(yīng)保持盡可能產(chǎn)生小的氣泡，泡沫與PCB接觸面相對(duì)減小。三，波峰焊機(jī)預(yù)熱溫度的設(shè)定要使線路板頂面的溫度達(dá)到100度。適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度不僅可以消除焊料球，而且可以避免線路板受到熱沖擊而變形。
2-1-2．1．回流焊中錫球產(chǎn)生的原因
回流焊接中出現(xiàn)的錫球 常常在于矩形片式元件兩端之間的側(cè)面或或細(xì)距引腳之間。在元件貼裝過程中，焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印制板穿過回流焊，焊膏融化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等潤(rùn)濕不良，液態(tài)焊錫會(huì)因收縮而使焊縫填充不充分，所有焊料顆粒不能和聚成一個(gè)焊點(diǎn) 部分液態(tài)焊錫會(huì)叢焊縫中流出，形成錫球 因此，焊錫與焊盤和器件引腳濕潤(rùn)性差 是導(dǎo)致錫球形成的根本原因。
2-1-2．2原因分析與控制方法
造成焊錫潤(rùn)濕性差的原因有很多，以下主要分析與相關(guān)工藝有關(guān)的原因及解決措施
?。ˋ） 回流溫度曲線設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流是溫度與時(shí)間的函數(shù)，如果未到達(dá)足夠的溫度和時(shí)間，焊膏就不會(huì)回流。預(yù)熱區(qū)溫度升溫速度過快，達(dá)到平頂溫度的時(shí)間過短，使焊膏內(nèi)的水分 溶劑未完全揮發(fā)出來，到達(dá)可流焊區(qū)時(shí)，引起水分`溶劑沸騰，濺出焊錫球。實(shí)踐證明，將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在1~4 C/S是為理想的。
?。˙） 如果總是在同一位置上出現(xiàn)錫球，就有必要檢查金屬板
設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，模板開口大小腐蝕精度達(dá)不到要求，對(duì)于焊盤大小偏大，如板面材質(zhì)較軟（如銅模板），造成焊膏的外型輪廓不清晰，互相橋連，這種情況多出現(xiàn)在細(xì)間距器件的焊盤印刷時(shí)，回流后必然會(huì)造成引腳間大量的錫珠產(chǎn)生。因此應(yīng)針對(duì)焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷的質(zhì)量。
（C） 如果在貼片至回流的時(shí)間過長(zhǎng)， 則因焊料中的焊料粒子的氧化，焊劑變質(zhì)`活性降低，會(huì)導(dǎo)致焊膏不回流，焊球就會(huì)產(chǎn)生。要選用工作壽命長(zhǎng)的一些錫膏（我們認(rèn)為是4小時(shí)），則會(huì)減輕這種影響。
?。―） 另外，焊膏印錯(cuò)的印制板清洗不充分，使焊膏殘留在印制板表面和通孔中。這樣也會(huì)在回流中產(chǎn)生錫珠，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)操作人員和 工藝人員在生產(chǎn)過程的責(zé)任心，嚴(yán)格按照工藝要求和操作規(guī)程 進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)還要加強(qiáng)工藝過程的質(zhì)量控制。
2．2立件問題（曼哈頓現(xiàn)象）
距行片式元件的一端焊接在焊盤上，而另一端則翹立，這種現(xiàn)象就稱為曼哈頓現(xiàn)象。引起這種現(xiàn)象的主要原因是元件兩端受熱不均勻。焊膏融化有先后所致。在以下情況會(huì)造成原件兩端受熱不均勻：
?。ˋ） 有缺陷的元件排列方向
設(shè)計(jì)。我們?cè)O(shè)想在 回流焊中有一條橫跨爐子寬度的在流焊限線，一旦錫膏通過 它就會(huì)立即融化，片式矩形元件的一頭先通過在流焊的限線，錫膏線融化，完全浸潤(rùn)元件的金屬表面，具有液態(tài)表面張力，而另一端沒有達(dá)到183°C 錫膏就不會(huì)融化 只有焊劑的粘貼力，該力遠(yuǎn)小于在流焊焊膏的表面張力，因此，使未融化端的元件端頭向上直立。因此，保證元器件兩端要同時(shí)進(jìn)入在流焊限線，使元件兩端焊盤上的焊錫同時(shí)融化，形成均衡的液態(tài)表面張力，保持元件位置不變。
（B） 在進(jìn)行汽相焊接時(shí)印制電路組件預(yù)熱不夠充分。汽相焊是利用隋性液體蒸汽冷凝在元件引腳和PCB焊盤上時(shí)，釋放出熱量而達(dá)到融化錫膏的目的。汽相焊是分平衡區(qū)和飽和蒸汽區(qū)，在飽和蒸汽區(qū)焊接溫度高達(dá)217度，在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn) 如果被焊組件預(yù)熱不充分，經(jīng)受100多度的溫差變化，汽相焊的氣化力容易將小于1206封裝尺寸的片式元件浮起，從而產(chǎn)生立片現(xiàn)象。我們通過將被焊組件在高低箱內(nèi)以145°到150°C的溫度預(yù)熱1到2分鐘，然后在汽相焊的平衡區(qū)內(nèi)在預(yù)熱1分鐘左右，后緩慢進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)焊接消除了立件現(xiàn)象。
?。–） 焊盤
設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響。若片式元件的一對(duì)焊盤大小不同或不對(duì)稱，也會(huì)引起印刷的焊錫量不一至，小焊盤對(duì)溫度響應(yīng)快，其上的焊盤容易融化，大焊盤則相反，所以，當(dāng)小焊盤上的焊膏融化后，在焊盤表面張力作用下，將元件拉直豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也都可能出現(xiàn)立件現(xiàn)象，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行焊盤
設(shè)計(jì)是解決該現(xiàn)象的先天條件。
2-3細(xì)間距引腳橋接問題
導(dǎo)致細(xì)間距引腳橋接缺陷的主要因素有：1。印刷的錫膏成型不佳。2。印板上有缺陷的細(xì)間距引線制作；3。不恰當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€設(shè)置等。因而，應(yīng)從模板的制作，絲印工藝，回流焊工藝等關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制入手，盡可能避免橋接隱患。
2-3-1模板材料的選擇
smt工藝質(zhì)量問題70%出至于印刷這到工序，而模板是必不可少的關(guān)鍵工裝，直接影響印刷質(zhì)量。通常我們使用的模板材料的銅板和不銹鋼板，不銹鋼板與銅板相比有較小的摩擦系數(shù)和較高的彈性，因此在其它條件一定的情況下，更有和于焊膏脫模和焊膏成型效果好。通過0.5mm引腳中心距QFP208器件組裝試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，因銅模板印刷不合格而造成的疵點(diǎn)數(shù)占成的疵點(diǎn)率平均為3%。因此，對(duì)引腳中心距為0.635mm以下的細(xì)間距元器件的印刷，提出必須采用不銹鋼板的要求，厚度優(yōu)選0.15mm~0.2mm。
2.3.2絲印過程工藝控制
焊膏在進(jìn)行回流焊之前，若出現(xiàn)坍塌，成型的焊膏圖形邊不清晰，連貼放元器件或進(jìn)入回流焊預(yù)熱區(qū)時(shí)，由于焊膏中的助焊劑軟化，則會(huì)造成引腳橋接。焊膏的坍塌時(shí)由于使用了不合格的焊膏材料和不宜的環(huán)境條件，如較高的室溫會(huì)造成焊膏坍塌。在絲印工序中，我們通過以下工序的調(diào)整，小心地控制焊膏的流變特性，減少了坍塌。
a） 絲印細(xì)間距引腳，通常選用厚度較薄的模板，為避免印刷的焊膏量偏少，所需的焊膏黏度應(yīng)較低，這樣焊膏流動(dòng)性好，易漏印，而且模板與PCB脫模時(shí)不易帶走焊膏，保證焊膏涂蓋量。但同時(shí)為了保持焊膏印刷圖形的理想形態(tài)，又需要較搞的焊膏黏度。我們解決這一矛盾的方法時(shí)選用45—75um的更小粒度和球型顆粒焊膏，如愛法公司的RMA390DH3型焊膏。另外，在絲印時(shí)保持適宜的環(huán)境溫度，焊膏黏度與環(huán)境溫度的關(guān)系式表示如下：
Logu=A\T+B-------------------------(1)
式中：u——黏度系數(shù)
A,B——常數(shù)
T——絕對(duì)溫度。
通過上式可看出，濕度越高黏度越小。因此，為獲得較高的黏度，我們將環(huán)境溫度控制
20+3℃
b） 刮刀的速度和壓力也影響焊膏的流變特性。因?yàn)樗麄儧Q定了焊膏所受的剪切速率和剪切力大小。焊膏黏度與剪切速率的關(guān)系。在焊膏類型和環(huán)境溫度較合適的情況下，在刮刀壓力一定的情況下，將印刷速度調(diào)慢，可以保持焊膏黏度基本不變，這樣共給焊膏的時(shí)間加長(zhǎng)，焊膏量就增多，而且有好的成型。另外，控制脫模速率的減慢和模板與PCE的小間隙，也會(huì)在減少細(xì)間距引腳橋接方面到起到良好的效果。根據(jù)我們使用的SP200行型絲印機(jī)我們認(rèn)為印刷細(xì)間距線較理想的工藝參數(shù)是：印刷速度保持在10mm\--25mm\s；脫模速率控制在2s左右：模板與PCB的小間隙小于等于0.2mm。
2.3.3回流過程工藝控制
細(xì)間距引線的間距小，焊需面積小、漏印的焊膏量較少，在焊接時(shí)，如果紅外在流焊的預(yù)熱區(qū)溫度較高‘時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)將較多的活化劑在達(dá)到回流焊峰值溫度區(qū)域前就被耗盡。然而，只有只有在峰值區(qū)域內(nèi)有充足的活化劑釋放被氧化的焊?？焖偃刍瑥亩鴿駶?rùn)金屬引腳表面，形成良好的焊點(diǎn)。免清洗焊膏。活化程不要清洗的焊膏低，所以如果預(yù)熱區(qū)溫度和預(yù)熱時(shí)間設(shè)置稍不恰當(dāng)便會(huì)出現(xiàn)焊接細(xì)間引腳橋接溫度區(qū)域的流動(dòng)性和對(duì)金屬引線表面的濕潤(rùn)性，減少了細(xì)間距線的橋接缺陷。針對(duì)細(xì)間距器件和阻容器件，我們采用的回流溫度焊接曲線典型例圖
3：結(jié)束語
隨著表面組裝技術(shù)更廣泛‘更深入的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
smt焊接質(zhì)量問題引起人們高度重視，
smt焊接質(zhì)量與整個(gè)組裝工藝流程各個(gè)環(huán)節(jié)密切相關(guān)，為了減少或避免上述焊接缺陷的出現(xiàn)，不僅要提高工藝人員判斷和解決方法這些問題能力，另外還要注重提高工藝質(zhì)量控制技術(shù)、完善工藝的管理，制定出有效的控制方法，才能提高
smt焊接質(zhì)量，保證電子產(chǎn)品的終質(zhì)量。上述解決方法如有不對(duì)或不完善指出、請(qǐng)予以指正
來源：
再談SMT焊接缺陷及其解決措施
本文《再談SMT焊接缺陷及其解決措施》由昆山緯亞電子有限公司發(fā)布在分類[企業(yè)新聞]，未經(jīng)許可，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載發(fā)布。
