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SMT焊接常见缺陷及解决办法

发布时间:2007/8/20 0:00:00 访问次数:1180


摘要 本文对采用SMT生产的印制电路组件中出现的几种常见焊接缺陷现象进行了分析,并总结了一些有效的解决措施。

在SMT生产过程中,我们都希望基板从贴装工序开始,到焊接工序结束,质量处于零缺陷状态,但实际上这很难达到。由于SMT生产工序较多,不能保证每道工序不出现一点点差错,因此在SMT生产过程中我们会碰到一些焊接缺陷。这些焊接缺陷通常是由多种原因所造成的,对于每种缺陷,我们应分析其产生的根本原因,这样在消除这些缺陷时才能做到有的放矢。本文将以一些常见焊接缺陷为例,介绍其产生的原因及排除方法。

桥 接

桥接经常出现在引脚较密的IC上或间距较小的片状元件间,这种缺陷在我们的检验标准中属于重大不良(如图1所示),会严重影响产品的电气性能,所以必须要加以根除。

产生桥接的主要原因是由于焊膏过量或焊膏印刷后的错位、塌边。

焊膏过量

焊膏过量是由于不恰当的模板厚度及开孔尺寸造成的。通常情况下,我们选择使用0.15mm厚度的模板。而开孔尺寸由最小引脚或片状元件间距决定,如表1所示。

印刷错位

在印刷引脚间距或片状元件间距小于0.65mm的印制板时,应采用光学定位,基准点设在印制板对角线处。若不采用光学定位,将会因为定位误差产生印刷错位,从而产生桥接。

焊膏塌边

造成焊膏塌边的现象有以下三种

1.印刷塌边

焊膏印刷时发生的塌边。这与焊膏特性,模板、印刷参数设定有很大关系:焊膏的粘度较低,保形性不好,印刷后容易塌边、桥接;模板孔壁若粗糙不平,印出的焊膏也容易发生塌边、桥接;过大的刮刀压力会对焊膏产生比较大的冲击力,焊膏外形被破坏,发生塌边的概率也大大增加。

对策:选择粘度较高的焊膏;采用激光切割模板;降低刮刀压力。

2.贴装时的塌边

当贴片机在贴装SOP、QFP类集成电路时,其贴装压力要设定恰当.压力过大会使焊膏外形变化而发生塌边。

对策:调整贴装压力并设定包含元件本身厚度在内的贴装吸嘴的下降位置。

3.焊接加热时的塌边

在焊接加热时也会发生塌边。当印制板组件在快速升温时,焊膏中的溶剂成分就会挥发出来,如果挥发速度过快,会将焊料颗粒挤出焊区,形成加热时的塌边。

对策:设置适当的焊接温度曲线(温度、时间),并要防止传送带的机械振动。

焊锡球

焊锡球也是回流焊接中经常碰到的一个问题。通常片状元件侧面或细间距引脚之间常常出现焊锡球,如图2所示。

焊锡球多由于焊接过程中加热的急速造成焊料的飞散所致。除了与前面提到的印刷错位、塌边有关外,还与焊膏粘度、焊膏氧化程度、焊料颗粒的粗细(粒度)、助焊剂活性等有关。

1.焊膏粘度

粘度效果较好的焊膏,其粘接力会抵消加热时排放溶剂的冲击力,可以阻止焊膏塌落。

2.焊膏氧化程度

焊膏接触空气后,焊料颗粒表面可能产生氧化,而实验证明焊锡球的发生率与焊膏氧化物的百分率咸正比。一般焊膏的氧化物应控制在0.03%左右,最大值不要超过0.15%。

3.焊料颗粒的粗细

焊料颗粒的均匀性不一致,若其中含有大量的20μm以下的粒子,这些粒子的相对面积较大,极易氧化,最易形成焊锡球。另外在溶剂挥发过程中,也极易将这些小粒子从焊盘上冲走,增加焊锡球产生的机会。一般要求25um以下粒子数不得超过焊料颗粒总数的5%。

4.焊膏吸湿

这种情况可分为两类:焊膏使用前从冰箱拿出后立即开盖致使水汽凝结;再流焊接前干燥不充分残留溶剂,焊膏在焊接加热时引起溶剂、水分的沸腾飞溅,将焊料颗粒溅射到印制板上形成焊锡球。根据这两种不同情况,我们可采取以下两种不同措施:

(1)焊膏从冰箱中取出,不应立即开盖,而应在室温下回温,待温度稳定后开盖使用。

(2)调整回流焊接温度曲线,使焊膏焊接前得到充分的预热。

5.助焊剂活性

当助焊剂活性较低时,也易产生焊锡球。免洗焊锡的活性一般比松香型和水溶型焊膏的活性稍低,在使用时应注意其焊锡球的生成情况。

6.网板开孔

合适的模板开孔形状及尺寸也会减少焊锡球的产生。一般地,模板开孔的尺寸应比相对应焊盘小10%,同时推荐采用如图3列举的一些模板开孔设计。

7.印制板清洗

印制板印错后需清洗,若清洗不干净,印制板表面和过孔内就会有残余的焊膏,焊接时就会形成焊锡球。因此要加强操作员在生产过程中的责任心,严格按照工艺要求进行生产,加强工艺过程的质量控制。

立 碑

在表面贴装工艺的回流焊接过程中,贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷,如图4,


摘要 本文对采用SMT生产的印制电路组件中出现的几种常见焊接缺陷现象进行了分析,并总结了一些有效的解决措施。

在SMT生产过程中,我们都希望基板从贴装工序开始,到焊接工序结束,质量处于零缺陷状态,但实际上这很难达到。由于SMT生产工序较多,不能保证每道工序不出现一点点差错,因此在SMT生产过程中我们会碰到一些焊接缺陷。这些焊接缺陷通常是由多种原因所造成的,对于每种缺陷,我们应分析其产生的根本原因,这样在消除这些缺陷时才能做到有的放矢。本文将以一些常见焊接缺陷为例,介绍其产生的原因及排除方法。

桥 接

桥接经常出现在引脚较密的IC上或间距较小的片状元件间,这种缺陷在我们的检验标准中属于重大不良(如图1所示),会严重影响产品的电气性能,所以必须要加以根除。

产生桥接的主要原因是由于焊膏过量或焊膏印刷后的错位、塌边。

焊膏过量

焊膏过量是由于不恰当的模板厚度及开孔尺寸造成的。通常情况下,我们选择使用0.15mm厚度的模板。而开孔尺寸由最小引脚或片状元件间距决定,如表1所示。

印刷错位

在印刷引脚间距或片状元件间距小于0.65mm的印制板时,应采用光学定位,基准点设在印制板对角线处。若不采用光学定位,将会因为定位误差产生印刷错位,从而产生桥接。

焊膏塌边

造成焊膏塌边的现象有以下三种

1.印刷塌边

焊膏印刷时发生的塌边。这与焊膏特性,模板、印刷参数设定有很大关系:焊膏的粘度较低,保形性不好,印刷后容易塌边、桥接;模板孔壁若粗糙不平,印出的焊膏也容易发生塌边、桥接;过大的刮刀压力会对焊膏产生比较大的冲击力,焊膏外形被破坏,发生塌边的概率也大大增加。

对策:选择粘度较高的焊膏;采用激光切割模板;降低刮刀压力。

2.贴装时的塌边

当贴片机在贴装SOP、QFP类集成电路时,其贴装压力要设定恰当.压力过大会使焊膏外形变化而发生塌边。

对策:调整贴装压力并设定包含元件本身厚度在内的贴装吸嘴的下降位置。

3.焊接加热时的塌边

在焊接加热时也会发生塌边。当印制板组件在快速升温时,焊膏中的溶剂成分就会挥发出来,如果挥发速度过快,会将焊料颗粒挤出焊区,形成加热时的塌边。

对策:设置适当的焊接温度曲线(温度、时间),并要防止传送带的机械振动。

焊锡球

焊锡球也是回流焊接中经常碰到的一个问题。通常片状元件侧面或细间距引脚之间常常出现焊锡球,如图2所示。

焊锡球多由于焊接过程中加热的急速造成焊料的飞散所致。除了与前面提到的印刷错位、塌边有关外,还与焊膏粘度、焊膏氧化程度、焊料颗粒的粗细(粒度)、助焊剂活性等有关。

1.焊膏粘度

粘度效果较好的焊膏,其粘接力会抵消加热时排放溶剂的冲击力,可以阻止焊膏塌落。

2.焊膏氧化程度

焊膏接触空气后,焊料颗粒表面可能产生氧化,而实验证明焊锡球的发生率与焊膏氧化物的百分率咸正比。一般焊膏的氧化物应控制在0.03%左右,最大值不要超过0.15%。

3.焊料颗粒的粗细

焊料颗粒的均匀性不一致,若其中含有大量的20μm以下的粒子,这些粒子的相对面积较大,极易氧化,最易形成焊锡球。另外在溶剂挥发过程中,也极易将这些小粒子从焊盘上冲走,增加焊锡球产生的机会。一般要求25um以下粒子数不得超过焊料颗粒总数的5%。

4.焊膏吸湿

这种情况可分为两类:焊膏使用前从冰箱拿出后立即开盖致使水汽凝结;再流焊接前干燥不充分残留溶剂,焊膏在焊接加热时引起溶剂、水分的沸腾飞溅,将焊料颗粒溅射到印制板上形成焊锡球。根据这两种不同情况,我们可采取以下两种不同措施:

(1)焊膏从冰箱中取出,不应立即开盖,而应在室温下回温,待温度稳定后开盖使用。

(2)调整回流焊接温度曲线,使焊膏焊接前得到充分的预热。

5.助焊剂活性

当助焊剂活性较低时,也易产生焊锡球。免洗焊锡的活性一般比松香型和水溶型焊膏的活性稍低,在使用时应注意其焊锡球的生成情况。

6.网板开孔

合适的模板开孔形状及尺寸也会减少焊锡球的产生。一般地,模板开孔的尺寸应比相对应焊盘小10%,同时推荐采用如图3列举的一些模板开孔设计。

7.印制板清洗

印制板印错后需清洗,若清洗不干净,印制板表面和过孔内就会有残余的焊膏,焊接时就会形成焊锡球。因此要加强操作员在生产过程中的责任心,严格按照工艺要求进行生产,加强工艺过程的质量控制。

立 碑

在表面贴装工艺的回流焊接过程中,贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷,如图4,

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