隱秘的角落：SMT過爐速度不當(dāng)帶來的質(zhì)量隱患

SMT論壇上有這么一個(gè)帖子，大概的問題是錫膏工藝后PCB上的晶振無法起振，排除虛焊、短路問題，在晶振回路區(qū)域用洗板水擦洗或者烙鐵焊一下之后，晶振即恢復(fù)正常，而且問題可雙向復(fù)現(xiàn)——

這已經(jīng)是2011年的一個(gè)帖子了，現(xiàn)在到論壇上還能看到江湖上各位同行為解決該問題提出的各種建議。很遺憾，拋出這個(gè)帖子的工程師最后沒給出他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，然而綜合各種說法，該問題基本鎖定在焊錫過爐工藝不良導(dǎo)致的質(zhì)量問題！

大部分的研發(fā)人員所熟悉的錫膏、過爐工藝管控基本停留在錫膏存儲(chǔ)、爐溫不良所帶來的虛焊、假焊問題，這些問題所呈現(xiàn)出來的現(xiàn)象通常在生產(chǎn)現(xiàn)場就能得以暴露并進(jìn)行糾正，如塌陷、錫珠、歪斜、空洞等現(xiàn)象。

爐溫升溫太快導(dǎo)致氣體揮發(fā)外帶錫膏形成的錫珠

管腳與焊盤溫度不平衡導(dǎo)致虛焊

零件兩端錫膏濕潤不平均導(dǎo)致歪斜

除卻焊接不良問題，隱秘的角落：錫爐溫度和走板速度搭配不當(dāng)可能帶來未知的隱患問題。這樣的不良無法使用肉眼識(shí)別，通常等到我們發(fā)現(xiàn)異常的時(shí)候，一整批板子已經(jīng)坐等上線組裝甚至已經(jīng)外發(fā)到用戶終端。

錫爐溫度和走板速度搭配不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致助焊劑殘留無法完全分解，活性極強(qiáng)的助焊劑容易在過錫缸后留下一些固態(tài)或粉狀殘留物。這些殘留物會(huì)吸收空氣中的水分，使潮氣侵入芯片或零件管腳的金屬化層，當(dāng)電路板表面產(chǎn)生一個(gè)薄潮氣層時(shí)，會(huì)降低電路板表面包括焊腳與焊盤之間的絕緣電阻、改變其中的寄生電容。

隱患 1

前文提到的晶振不良問題在使用洗板水擦洗或烙鐵焊之后可恢復(fù)正常的問題，極大可能就是殘留物吸收濕氣之后導(dǎo)致晶振與板子之間的寄生電容產(chǎn)生與通用理論值較大的差異，如果晶振振蕩回路設(shè)計(jì)冗余量較低，則容易出現(xiàn)晶振無法起振的問題（參考《切勿忽視晶振的選型設(shè)計(jì)》）。

隱患 2

在帶有高壓電設(shè)計(jì)的PCB中，助焊劑殘留物、薄潮氣層會(huì)降低電路板表面的絕緣電阻，絕緣阻抗降低會(huì)導(dǎo)致高壓電容易出現(xiàn)放電擊穿現(xiàn)象，筆者曾碰到的一個(gè)類似問題就是在一款強(qiáng)電產(chǎn)品中，由于波峰焊過爐速度太快，錫膏助焊劑揮發(fā)附著在板材上降低強(qiáng)電絕緣度，存儲(chǔ)、運(yùn)輸過程中吸附空氣中的水汽之后，絕緣度進(jìn)一步降低，這直接導(dǎo)致了在生產(chǎn)車間老化后的產(chǎn)品無問題，但在整機(jī)產(chǎn)品到達(dá)客戶手中，第一次上電時(shí)就概率性出現(xiàn)火花放電，類似爆炸的現(xiàn)象。

隱患 3

在低功耗產(chǎn)品中，電路板的薄潮氣層會(huì)造成電路板腐蝕或生成金屬枝晶，當(dāng)枝晶出現(xiàn)在線路或焊區(qū)之間橋接時(shí)，會(huì)出現(xiàn)漏電問題。對(duì)于低功耗產(chǎn)品，漏電問題將直接導(dǎo)致產(chǎn)品使用壽命縮短。

如下是適普SF710無鉛錫膏的一個(gè)過爐曲線，

這其中包括加熱階段、液體階段、冷卻階段的相關(guān)推薦說明——

對(duì)于器件，特別是CPU，規(guī)格書中所提供的回流焊曲線可能會(huì)被很多工程師所忽略，其實(shí)這樣的一個(gè)曲線可以作為SMT時(shí)爐溫調(diào)試的一個(gè)參考，如下：

因此，嚴(yán)瑾的生產(chǎn)過程中，你最好要清楚錫膏、器件所推薦的爐溫與過爐速度，在試產(chǎn)階段，工程人員務(wù)必將錫膏型號(hào)、SMT過爐曲線進(jìn)行記錄、存檔，后續(xù)的量產(chǎn)盡量保持一樣的生產(chǎn)條件。為避免助焊劑殘?jiān)?、濕氣腐蝕，在成本可控的情況下還需要進(jìn)行PCBA清洗、涂覆三防漆操作，這樣的管控雖然繁瑣，但可以讓PCBA避免掉隱秘角落里的很多質(zhì)量隱患！