SMT回流爐在生產中(zhōng)出現的缺(quē)陷原來這麽多
發布時間:2021-10-11 瀏覽:次 責任編輯:晉力達
SMT回流焊(hàn)接缺陷可以分為主(zhǔ)要缺陷,次要(yào)缺陷和表麵(miàn)缺陷。凡使SMA功能失效的(de)缺陷稱為主(zhǔ)要(yào)缺陷;次要缺陷是指焊點之間潤濕尚好,不會引起SMA功能喪失,但有影響產品壽命的可能的缺陷。表麵缺陷是(shì)指不影響產品的功能和壽命,它受(shòu)許多(duō)參數的影響(xiǎng),如錫膏、貼(tiē)狀(zhuàng)精度以及焊接工藝等。91在线精品一区在线观看在進行 SMT工藝研究和生產中,深知合理的表麵組裝工藝技術在控製和提高 SMT產品(pǐn)質量中起著至(zhì)關重要的作(zuò)用。
回流焊(hàn)中出現的錫珠(zhū)(或稱焊科球),常常藏與矩(jǔ)形片式元件兩端之間的側麵或細間(jiān)距引腳之間(jiān)。在元件貼狀過程中,焊膏被蠱(gǔ)於片式元件的引腳與焊盤之間,隨著(zhe)印製(zhì)板穿過回(huí)流焊(hàn)爐,焊膏熔化變成液體(tǐ),如果與焊盤和器件引腳等潤濕不良,液態(tài)焊料(liào)顆粒不能(néng)聚合成一個焊點。咅B分液(yè)態(tài)焊料(liào)會從焊縫流出,形成錫珠。因此,焊料與焊盤和器件引腳的潤濕性差是導致錫珠形(xíng)成(chéng)的根本原因。 錫膏在印刷工藝中,由於模版與焊盤對中偏移,若偏移過大則會導致錫膏(gāo)漫(màn)流到焊盤外,加熱後容易出現(xiàn)錫珠。貼片過程中z軸的壓力是(shì)引起錫珠的一(yī)項重要原因,往往不被人們注意,部(bù)分貼裝機由於Z軸頭(tóu)是根據元件(jiàn)的厚度來定位,故會引(yǐn)起元(yuán)件(jiàn)貼到pcb上一瞬間(jiān)將錫蕾擠壓到焊盤外的現象,這部分的錫明顯會引起錫珠。這(zhè)種情況下產生的錫珠尺寸稍大,通(tōng)常隻要重新調節z軸(zhóu)高度就能防止(zhǐ)錫珠的產(chǎn)生。
原因分析與控製方法
造成焊料潤(rùn)濕性差(chà)的原因很多,以(yǐ)下主要分(fèn)析與相(xiàng)關工(gōng)藝有(yǒu)關(guān)的原因(yīn)及(jí)解決措施:
回流(liú)溫度曲線設置不當。焊膏的回流與溫度和時間有關(guān),如果未到(dào)達足夠的溫度或時間,焊膏就不會回流。預熱區溫度(dù)上升速度過快,時間過(guò)短,使錫膏內部的水分和滾劑未完全揮發出來,到達回洗焊溫區時,引起水(shuǐ)分、滾劑沸騰澱出錫珠。實踐證明,將預熱區溫度的上升速度控製在14℃/S是較理想的。
如果總在同一位置上出現(xiàn)錫珠,就有必要檢查金屬(shǔ)模板設計結構。模板開口尺寸腐蝕精度達不到(dào)要求,焊盤尺寸(cùn)偏大,以換表麵材質較軟(如銅模板),會造成印刷焊膏的外(wài)輪廓不清晰互相連接,這種情況多出現在對細間距器件的焊盤印刷時,回流後(hòu)必(bì)然(rán)造成引腳間大(dà)量錫珠的產生。因此,應針對焊盤(pán)團形的不同形狀和中心距,選擇適宜的模板材料及模板製作工藝來保證焊膏印刷質量。
如果從貼片至回流焊的時間過長,則(zé)因焊膏中焊料粒子的(de)氧化,焊劑變質、活性降低,會導致焊(hàn)膏不回流,產生錫珠。選用工作壽命長一些的焊膏(一般至少4H〉,則會減輕這種影響。
另外,焊膏錯印的印製板清洗不充分,會使焊膏殘(cán)留於(yú)印製板表麵及通空中。回(huí)流焊之前貼(tiē)放元器件時,使印刷錫(xī)膏變形。這些也是(shì)造成錫珠的原因。因此應加速操作者和工藝人員在生產過程中的責任心,嚴格遵照工藝要求和操作(zuò)規程進行生產,加強工藝(yì)過程的質量控製(zhì)。
立片問題(曼哈頓(dùn)現象)
片式元件的一端焊接在焊(hàn)盤上,而另一端則翹立,這種現象就稱為曼哈頓現象。引起這(zhè)種現象的主要原因是元件兩(liǎng)端受熱不均勻,焊膏(gāo)熔化有先後所至。在以下情況會造成元件兩端(duān)受熱不均勻:
元件排列方(fāng)向設計(jì)不正確。91在线精品一区在线观看設想在(zài)回流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的回流(liú)焊限線,一旦焊膏通過它就會立即熔化。片式矩形元件的一個端頭先通過回(huí)流焊限線,焊膏先熔化,完全浸潤元件端頭的金屬表麵(miàn)具有液態表麵張力(lì):而另一端未達到183匕液相溫度,焊膏(gāo)未熔化,隻有(yǒu)焊劑的粘(zhān)接力,該力遠小於回流焊焊膏的表麵張力,因而使未熔化端的元件端頭向上直立。因此(cǐ),應保持元件兩端同時進入回流焊限線,使兩端焊盤上的焊膏同時熔化,形成平衡的液態表麵張力,保持元(yuán)件位墨不變。
在進行氣相焊接時印製電路組件預熱不充足(zú)。氣相是利用惰性液體蒸汽冷凝在元(yuán)件引腳和PCB焊盤上時,釋放出熱量而熔化焊膏。氣(qì)相焊分平衡區和蒸汽區,在(zài)飽和蒸汽區焊接溫(wēn)度高達217℃,在生產過程中91在线精品一区在线观看發現如(rú)果被焊組件預熱不充分,經受100匕以上的溫度變化(huà),氣相焊的氣化力很容(róng)易將小於1206封裝尺寸的片式元件浮起,從而產生立片現象。91在线精品一区在线观看通過將被焊組件在高(gāo)低溫箱內145150℃的溫度(dù)下(xià)預熱12min左右,最後緩慢進入飽和蒸汽區焊(hàn)接,消除了片立現象。
焊盤設計質量的影響。若片式(shì)元件的一對焊盤尺寸不同或不對(duì)稱,也會引起印刷的焊膏量不一致,小焊盤(pán)對溫度響應快,其上的焊膏易熔化,大焊盤則相反,所以當小焊盤上的(de)焊膏熔化後在焊(hàn)膏表麵張力作(zuò)用下將元件拉直豎起。焊(hàn)盤(pán)的寬度或間隙過(guò)大(dà),也可能出現(xiàn)片立現象。嚴格按照(zhào)標準規範進行焊盤設計是解決該缺陷(xiàn)的先決(jué)條件。
橋接
橋接也是SMT生產(chǎn)中常見的缺陷之一,它會(huì)引起元件之間的短路,遇到橋接必須返修。
焊膏質(zhì)量問題 錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時間(jiān)過久後,易(yì)出(chū)現金屬含量増高(gāo);焊(hàn)膏黏度低(dī),預(yù)熱後漫流到焊盤外;焊膏塌落度差,預熱後漫流到焊(hàn)盤(pán)外,均會導致IC引腳橋接。
印刷係統 印刷機重複精度差,對位不齊,錫膏印刷到銅鉗外,這種情況多見於細間距QFP生產;鋼板(bǎn)對位不好和PCB對位不好以及鋼板窗口(kǒu)尺寸(cùn)/厚度設計不對與PCB焊盤設計合金鍍層不均勻,導致的錫膏量偏多,均會造成(chéng)接,解(jiě)決方法是調整(zhěng)印刷機,改善PCB焊盤塗覆層。
貼放 貼放壓力過大,錫膏受壓後浸沉是生產中多見的原因,應調整Z軸高度。若有貼片精度不夠,元件出現移位及IC引腳變形,則應(yīng)針對原因改進(jìn)。
預熱 升溫速度過快,錫膏中滾劑來不及揮(huī)發。
吸料/芯吸(xī)現象
芯吸現象又稱抽芯(xīn)現象是常見焊接缺陷之一,多見於汽相回流(liú)焊中。芯吸現象杲焊料脫離(lí)焊盤(pán)沿引(yǐn)腳與芯片本體之間,會形成嚴重的虛焊現象。
產生的原因通常認為是(shì)原件引腳的導熱率大,升溫迅速,以致(zhì)焊料優先潤濕引腳,焊料與引腳之間的潤濕力遠大於焊料與焊盤之間的潤溟力,引腳的上翹更會加劇芯吸現象的(de)發生。在紅外(wài)回流焊中(zhōng),PCB基材與焊料中(zhōng)的(de)有機助焊劑是紅外線的優良吸收介質,而(ér)引腳卻能部分反(fǎn)射紅外線(xiàn),相比而言,焊料優先熔化,它與焊盤的潤濕力大於它與引腳之間的潤濕了,故焊料部(bù)會沿引腳上升,發生芯吸現象的(de)概(gài)率就小很多。
解決(jué)辦法是:在汽相回流焊時(shí)應首先將SMA充分(fèn)預熱後(hòu)再放入汽相爐中;應認(rèn)真檢查和保證PCB板(bǎn)焊盤的可焊性,可焊性不好的PCB不應(yīng)用與生(shēng)產;元件的共麵性不可忽(hū)視,對共麵性不好的器件不應用(yòng)於生產。
焊接後印製扳阻焊膜起泡
印製板組件在焊(hàn)接後,會在個別焊點周圍出現淺綠的氣泡(pào),嚴重時還會出現指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響(xiǎng)外觀質量(liàng),嚴重時還會影響性能(néng),是焊接工藝中(zhōng)經常出現的問題之一。
阻焊膜起(qǐ)泡(pào)的(de)根本原因,在於阻焊膜與陽(yáng)基材之(zhī)間存在氣體/水蒸氣。微量的氣體/水蒸氣會夾帶到不同的工藝過程,當遇到高溫(wēn)時,氣體膨脹導致阻焊膜與陽基(jī)材的分(fèn)層。焊接時焊盤溫度相(xiàng)對較高,故氣泡首先出現在焊盤周圍。
現在加工過程經常需要清洗,幹燥後(hòu)再(zài)做下道工序,如隔刻後,應幹燥後再貼阻焊膜,此時若幹燥溫度不夠(gòu)就會夾帶水汽進入下到工序。PCB加工前存放環境不好,濕度過高,焊接(jiē)時又沒有(yǒu)及時幹燥處理;在(zài)波(bō)峰焊工藝中,經(jīng)常使用含水的阻(zǔ)焊(hàn)劑(jì),若PCB預熱溫度(dù)不夠,助焊劑中的水汽就(jiù)會(huì)沿通孔(kǒng)的孔壁進入到(dào)PCB基板(bǎn)的內部(bù),焊盤周圍首先進入水(shuǐ)汽,遇到焊接高溫後這些情況都會產生氣泡(pào)。
解決辦法(fǎ)是:
應嚴格控製各個環節,購進的PCB應檢驗後入庫,通(tōng)常標準情況下,不應出現氣泡現象。
PCB應存放在通風幹(gàn)燥(zào)環(huán)境下(xià),存放期不超過6個月;
PCB在焊接前應放在烘箱中(zhōng)預烘105℃/4H6H;
PCB扭曲(qǔ)
PCB扭曲問題是SMT生產中經常出現的問題。它會對裝配及測試帶來相當大的影響,因此在(zài)生產中應盡量避免這個問題的出(chū)現(xiàn),PCB扭曲的原因有如下幾種:
PCB本身原材料選用不當,PCB的Tg低,特(tè)別是紙基PCB,其加工溫度過高,會使PCB變彎曲。
PCB設計不合理(lǐ),元件分布不均勻會造成PCB熱應力過大,外形較大的連接器和插座也(yě)會影響PCB的膨脹和收縮,乃至出現永久性的扭曲。
雙麵PCB,若一麵的銅箔保留過犬(如地線(xiàn))。而另一麵銅箔過(guò)少,會造(zào)成兩(liǎng)麵收縮不均勻(yún)而出現變形。
回流焊中溫(wēn)度過(guò)高也會造成PCB的扭曲(qǔ)。
針對上述原因,其解決辦法如下:
在價格和空間容許的情況下,選用Tg高的PCB或増加PCB的厚度,以取得最佳長寬比;合理設(shè)計PCB雙麵的銅箔麵積應均衡,在沒有(yǒu)電路的地方布滿鋼層,並以網絡形式出現(xiàn),以増(zēng)加(jiā)PCB的剛度,在(zài)貼(tiē)片前對PCB進(jìn)行預熱,其條件是105U/4H;調整(zhěng)夾具或夾(jiá)持(chí)距離,保證PCB受(shòu)熱膨脹的(de)空間;焊接工藝溫(wēn)度盡可能調低;已經(jīng)出(chū)現輕度扭曲(qǔ)時,可以放在(zài)定位夾(jiá)具(jù)中(zhōng),升(shēng)溫複位,以釋放應力,一般會取得(dé)滿意的(de)效果(guǒ)。
IC引腳(jiǎo)焊接(jiē)後引腳開路/虛焊
IC引腳焊接後出現部(bù)分引(yǐn)腳虛焊,是常見的焊接缺陷,產生的原因很多,主要原(yuán)因,一麵共性差(chà),特別是(shì)QFP器件(jiàn)。由於保管不當,造成(chéng)引腳變形,有時不易被發現(部(bù)分貼片機沒(méi)有垬麵性的功能)。因此應注意(yì)器件的保管,不要隨便拿取元(yuán)件或(huò)打開包(bāo)裝。二是引腳可焊性不好(hǎo)。I存放時間長,引腳發黃,可焊性不好(hǎo)也會(huì)引起虛焊(hàn),生產中應檢査(chá)元(yuán)器件的可(kě)焊性,特別注意存放期(qī)不應過長(製(zhì)造日期起一年內),保管時應不受高(gāo)溫、高(gāo)濕,不隨便打開包裝(zhuāng)袋(dài)。三是錫膏質量差,金屬含量低,可焊性差,通常用於QFP器件的焊接用錫膏金屬含量應不低於90%。四是預熱溫度(dù)過高(gāo),易引起IC引腳氧化,使可(kě)焊性變(biàn)差。五是模板窗口尺寸小,以致錫膏量不夠。通常在模板製造後應仔細(xì)檢查模(mó)板窗口尺寸,不應太大也不應(yīng)太(tài)小,並(bìng)且注意與PCB焊盤尺寸(cùn)相配套(tào)。
片式元件開裂
在SMC生產中,片式元件的開(kāi)裂常見於多層片式(shì)電容器(MLCC), 其原因主(zhǔ)要是效應力與機械應力所致。
對於MLCC類電容來講,其結構上存在著很大的脆弱性(xìng),通常MLCC是由多(duō)層陶瓷電容桑加而成,強度低(dī),極不(bú)耐受熱與機(jī)械力的衝擊。
貼片過程中,貼片機Z軸的(de)吸放高度(dù),特(tè)別是一些不具備Z軸軟著陸功能的貼片機,吸放高度由片式元件(jiàn)的厚度而不是由壓力傳感器來決定,故元件厚度(dù)的公(gōng)差會造成開裂。
PCB的曲翹應力,特別是焊接後,曲翹(qiào)應力容易造成元件(jiàn)的開裂。
一些拚板的PCB在分害時會損壞元件(jiàn)
預防辦法是:認真調節焊(hàn)接工藝曲線,特別是預熱區溫度不能過低,貼片時應(yīng)認真調節(jiē)貼片(piàn)機Z軸的吸放高度;PCB的(de)曲翹(qiào)度,特別是(shì)焊接後的(de)曲翹(qiào)度,應由針對性的校正,如果PCB板材(cái)質量問題,需重(chóng)點考慮。
其他常(cháng)見的焊接缺陷
差的濕潤性差的潤濕性,表現在PCB焊盤(pán)吃錫不好或元件引(yǐn)腳吃錫不(bú)好。產生的(de)原因:元件引腳FCB焊盤已氧化汙染;過高的回流溫度;錫膏質(zhì)量差。均會導致潤濕性差,嚴重時會出現(xiàn)虛焊。
錫量很少焬量很少,表現在焊點不飽滿,IC引腳根彎(wān)月麵小。產生原因:印刷模(mó)板窗口小(xiǎo);燈芯現象(溫度曲線差);錫膏金屬含量(liàng)低。這些均會導致錫量小,焊點強度不。
引腳受損(sǔn)引腳受損,表現在(zài)器件(jiàn)引(yǐn)腳共麵性(xìng)不好(hǎo)或彎曲,直接影響焊接質量。產生原因:運輸陬取放時碰壞(huài)。為此應小心地(dì)保管元器件,特別是FQFP。
汙染物覆蓋了焊盤汙染物覆蓋了焊(hàn)盤,生產中(zhōng)時有發生。產生原因:來自現場的紙片、來自卷帶的異物(wù)、人手觸摸PCB焊盤或元器件、字符印(yìn)刷圖位不對。因而生產(chǎn)時應注意生產現場的清潔。工藝應規範。
錫量不足錫膏量不足(zú),生產中經常發生的現象。產生原因:第一塊PCB印刷機器停止後的印刷;印刷工藝參數改變;鋼板窗口堵塞;錫膏(gāo)品質變壞。上述原因之一均會(huì)引起錫量不足,應針對性解決問題(tí)
錫膏呈角狀(zhuàng)錫膏呈角狀,生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生,且不(bú)易發現、嚴重時(shí)會連焊。產生原因:印刷機的抬網速度(dù)過快;模板孔壁不光滑,易使(shǐ)錫膏呈寶狀。