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[導(dǎo)讀]一文幫你填坑排雷

現(xiàn)在,工程師做SMT貼片已經(jīng)越來(lái)越方便,但是,對(duì)SMT中的各項(xiàng)工藝,作為工程師的你真的了解“透”了嗎?本文整理了“五大SMT常見(jiàn)工藝缺陷”,幫你填坑,速速get吧!
缺陷一:
“立碑”現(xiàn)象
即片式元器件發(fā)生“豎立”。
立碑現(xiàn)象發(fā)生主要原因是元件兩端的濕潤(rùn)力不平衡,引發(fā)元件兩端的力矩也不平衡,導(dǎo)致“立碑”。
避坑指南:SMT常見(jiàn)的五大工藝缺陷及解決方法
回流焊“立碑”現(xiàn)象動(dòng)態(tài)圖(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
什么情況會(huì)導(dǎo)致回流焊時(shí)元件兩端濕潤(rùn)力不平衡,導(dǎo)致“立碑”?
因素A:焊盤(pán)設(shè)計(jì)與布局不合理
①元件的兩邊焊盤(pán)之一與地線(xiàn)相連接或有一側(cè)焊盤(pán)面積過(guò)大,焊盤(pán)兩端熱容量不均勻;
②PCB表面各處的溫差過(guò)大以致元件焊盤(pán)兩邊吸熱不均勻;
③大型器件QFP、BGA、散熱器周?chē)男⌒推皆副P(pán)兩端會(huì)出現(xiàn)溫度不均勻。
解決辦法:工程師調(diào)整焊盤(pán)設(shè)計(jì)和布局。
因素B:焊錫膏與焊錫膏印刷存在問(wèn)題
①焊錫膏的活性不高或元件的可焊性差,焊錫膏熔化后,表面張力不一樣,將引起焊盤(pán)濕潤(rùn)力不平衡。
②兩焊盤(pán)的焊錫膏印刷量不均勻,一側(cè)錫厚,拉力大,另一側(cè)錫薄拉力小,致使元件一端被拉向一側(cè)形成空焊,一端被拉起就形成立碑。
解決辦法:需要工廠選用活性較高的焊錫膏,改善焊錫膏印刷參數(shù),特別是鋼網(wǎng)的窗口尺寸。
因素C:貼片移位Z軸方向受力不均勻
會(huì)導(dǎo)致元件浸入到焊錫膏中的深度不均勻,熔化時(shí)會(huì)因時(shí)間差而導(dǎo)致兩邊的濕潤(rùn)力不平衡,如果元件貼片移位會(huì)直接導(dǎo)致立碑。
解決辦法:需要工廠調(diào)節(jié)貼片機(jī)工藝參數(shù)。
因素D:爐溫曲線(xiàn)不正確
如果再流焊爐爐體過(guò)短和溫區(qū)太少就會(huì)造成對(duì)PCB加熱的工作曲線(xiàn)不正確,以致板面上濕差過(guò)大,從而造成濕潤(rùn)力不平衡。
解決辦法:需要工廠根據(jù)每種不同產(chǎn)品調(diào)節(jié)好適當(dāng)?shù)臏囟惹€(xiàn)。
缺陷二:
錫珠
錫珠是回流焊中常見(jiàn)的缺陷之一,它不僅影響外觀而且會(huì)引起橋接。錫珠可分為兩類(lèi):一類(lèi)出現(xiàn)在片式元器件一側(cè),常為一個(gè)獨(dú)立的大球狀(如下圖);另一類(lèi)出現(xiàn)在IC引腳四周,呈分散的小珠狀。
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位于元器件腰部一側(cè)(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
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錫珠產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn):
因素A:溫度曲線(xiàn)不正確
回流焊曲線(xiàn)可以分為預(yù)熱、保溫、回流和冷卻4個(gè)區(qū)段。預(yù)熱、保溫的目的是為了使PCB表面溫度在60~90s內(nèi)升到150℃,并保溫約90s,這不僅可以降低PCB及元件的熱沖擊,更主要是確保焊錫膏的溶劑能部分揮發(fā),避免回流焊時(shí)因溶劑太多引起飛濺,造成焊錫膏沖出焊盤(pán)而形成錫珠。
解決辦法:工廠需注意升溫速率,并采取適中的預(yù)熱,使溶劑充分揮發(fā)。
因素B:焊錫膏的質(zhì)量
①焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)℅,金屬含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致助焊劑成分過(guò)多,因此過(guò)多的助焊劑會(huì)因預(yù)熱階段不易揮發(fā)而引起飛珠;
②焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會(huì)引起飛珠。由于焊錫膏通常冷藏,當(dāng)從冰箱中取出時(shí),如果沒(méi)有充分回溫解凍并攪拌均勻,將會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入;此外焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒(méi)有及時(shí)蓋嚴(yán),也會(huì)導(dǎo)致水蒸氣的進(jìn)入;
③放在鋼網(wǎng)上印制的焊錫膏在完工后,剩余的部分應(yīng)另行處理,若再放回原來(lái)瓶中,會(huì)引起瓶中焊錫膏變質(zhì),也會(huì)產(chǎn)生錫珠。
解決辦法:要求工廠選擇優(yōu)質(zhì)的焊錫膏,注意焊錫膏的保管與使用要求。
其他因素還有:
①印刷太厚,元件下壓后多余錫膏溢流;
②貼片壓力太大,下壓使錫膏塌陷到油墨上;
③焊盤(pán)開(kāi)口外形不好,未做防錫珠處理;
④錫膏活性不好,干的太快,或有太多顆粒小的錫粉;
⑤印刷偏移,使部分錫膏沾到PCB上;
⑥刮刀速度過(guò)快,引起塌邊不良,回流后導(dǎo)致產(chǎn)生錫球...
缺陷三:
橋連
橋連也是SMT生產(chǎn)中常見(jiàn)的缺陷之一,它會(huì)引起元件之間的短路,遇到橋連必須返修。
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BGA橋連示意圖(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
造成橋連的原因主要有:
因素A:焊錫膏的質(zhì)量問(wèn)題
①焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時(shí)間過(guò)久,易出現(xiàn)金屬含量增高,導(dǎo)致IC引腳橋連;
②焊錫膏粘度低,預(yù)熱后漫流到焊盤(pán)外;

③焊錫膏塔落度差,預(yù)熱后漫流到焊盤(pán)外。

解決辦法:需要工廠調(diào)整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏。

因素B:印刷系統(tǒng)

①印刷機(jī)重復(fù)精度差,對(duì)位不齊(鋼網(wǎng)對(duì)位不準(zhǔn)、PCB對(duì)位不準(zhǔn)),導(dǎo)致焊錫膏印刷到焊盤(pán)外,尤其是細(xì)間距QFP焊盤(pán);

②鋼網(wǎng)窗口尺寸與厚度設(shè)計(jì)失準(zhǔn)以及PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)Sn-pb合金鍍層不均勻,導(dǎo)致焊錫膏偏多。

解決方法:需要工廠調(diào)整印刷機(jī),改善PCB焊盤(pán)涂覆層。

因素C:貼放壓力過(guò)大

焊錫膏受壓后滿(mǎn)流是生產(chǎn)中多見(jiàn)的原因,另外貼片精度不夠會(huì)使元件出現(xiàn)移位、IC引腳變形等。

因素D:再流焊爐升溫速度過(guò)快,焊錫膏中溶劑來(lái)不及揮發(fā)

解決辦法:需要工廠調(diào)整貼片機(jī)Z軸高度及再流焊爐升溫速度。

缺陷四:

芯吸現(xiàn)象

芯吸現(xiàn)象,也稱(chēng)吸料現(xiàn)象、抽芯現(xiàn)象,是SMT常見(jiàn)的焊接缺陷之一,多見(jiàn)于氣相回流焊中。焊料脫離焊盤(pán)沿引腳上行到引腳與芯片本體之間,導(dǎo)致嚴(yán)重的虛焊現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因:

通常是因引腳導(dǎo)熱率過(guò)大,升溫迅速,以致焊料優(yōu)先濕潤(rùn)引腳,焊料與引腳之間的潤(rùn)濕力遠(yuǎn)大于焊料與焊盤(pán)之間的潤(rùn)濕力,引腳的上翹回更會(huì)加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。

解決辦法:需要工廠先對(duì)SMA(表面貼裝組件)充分預(yù)熱后在放爐中焊接,應(yīng)認(rèn)真的檢測(cè)和保證PCB焊盤(pán)的可焊性,元件的共面性不可忽視,對(duì)共面性不好的器件不應(yīng)用于生產(chǎn)。

注意:

在紅外回流焊中,PCB基材與焊料中的有機(jī)助焊劑是紅外線(xiàn)良好的吸收介質(zhì),而引腳卻能部分反射紅外線(xiàn),故相比而言焊料優(yōu)先熔化,焊料與焊盤(pán)的濕潤(rùn)力就會(huì)大于焊料與引腳之間的濕潤(rùn)力,故焊料不會(huì)沿引腳上升,從而發(fā)生芯吸現(xiàn)象的概率就小得多。

缺陷五:

BGA焊接不良

BGA:即Ball Grid Array(球柵陣列封裝)

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正常的BGA焊接(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
不良癥狀①:連錫
連錫也被稱(chēng)為短路,即錫球與錫球在焊接過(guò)程中發(fā)生短接,導(dǎo)致兩個(gè)焊盤(pán)相連,造成短路。

解決辦法:工廠調(diào)整溫度曲線(xiàn),減小回流氣壓,提高印刷品質(zhì)。

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紅圈部分為連錫(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
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不良癥狀②:假焊
假焊也被稱(chēng)為“枕頭效應(yīng)(Head-in-Pillow,HIP)”,導(dǎo)致假焊的原因很多(錫球或PAD氧化、爐內(nèi)溫度不足、PCB變形、錫膏活性較差等)。BGA假焊特點(diǎn)是“不易發(fā)現(xiàn)”“難識(shí)別”。
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BGA假焊示意圖(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
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BGA“枕頭效應(yīng)”側(cè)視圖(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
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不良癥狀③:冷焊
冷焊不完全等同與假焊,冷焊是由于回流焊溫度異常導(dǎo)致錫膏沒(méi)有熔化完整,可能是溫度沒(méi)有達(dá)到錫膏的熔點(diǎn)或者回流區(qū)的回流時(shí)間不足導(dǎo)致。
解決辦法:工廠調(diào)整溫度曲線(xiàn),冷卻過(guò)程中,減少振動(dòng)。
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BGA冷焊示意圖(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
不良癥狀④:氣泡
氣泡(或稱(chēng)氣孔)并非絕對(duì)的不良現(xiàn)象,但如果氣泡過(guò)大,易導(dǎo)致品質(zhì)問(wèn)題,氣泡的允收都有IPC標(biāo)準(zhǔn)。氣泡主要是由盲孔內(nèi)藏的空氣在焊接過(guò)程中沒(méi)有及時(shí)排出導(dǎo)致。

解決方法:要求工廠用X-Ray檢查原材料內(nèi)部有無(wú)孔隙,調(diào)整溫度曲線(xiàn)。

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BGA氣泡示意圖(來(lái)源網(wǎng)絡(luò))
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一般說(shuō)來(lái),氣泡大小不能超過(guò)球體20%
不良癥狀⑤:錫球開(kāi)裂
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不良癥狀⑥:臟污
焊盤(pán)臟污或者有殘留異物,可能因生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境保護(hù)不力導(dǎo)致焊盤(pán)上有異物或者焊盤(pán)臟污導(dǎo)致焊接不良。
除上面幾點(diǎn)外,還有:
①結(jié)晶破裂(焊點(diǎn)表面呈玻璃裂痕狀態(tài));

②偏移(BGA焊點(diǎn)與PCB焊盤(pán)錯(cuò)位);

③濺錫(在PCB表面有微小的錫球靠近或介于兩焊點(diǎn)間)等。
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