再(zai)流(liu)(liu)焊(han)的(de)(de)品質(zhi)(zhi)受諸多因(yin)素的(de)(de)影響,最重要的(de)(de)因(yin)素是(shi)再(zai)流(liu)(liu)焊(han)爐的(de)(de)溫度曲(qu)線及焊(han)錫(xi)膏的(de)(de)成分參數.現在常用的(de)(de)高性能(neng)再(zai)流(liu)(liu)焊(han)爐,已能(neng)比較方便(bian)地精確(que)控制、調整溫度曲(qu)線.相比之(zhi)下,在高密度與小型化的(de)(de)趨勢中,焊(han)錫(xi)膏的(de)(de)印刷就(jiu)成了再(zai)流(liu)(liu)焊(han)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)關鍵.
焊錫膏合金粉末的顆粒形狀與窄間距器件的焊接質(zhi)量有(you)關,焊(han)(han)錫(xi)膏的粘度與成分也必須選用適當.另外(wai),焊(han)(han)錫(xi)膏一般(ban)冷藏儲(chu)存,取(qu)用時待恢(hui)復到室溫后,才(cai)能(neng)開蓋,要特別(bie)注意避免因溫差使(shi)焊(han)(han)錫(xi)膏混入水汽,需要時用攪拌機攪勻焊(han)(han)錫(xi)膏.
焊接設備的影響
有時,再流焊設備的傳送帶震動過大也是影響焊接質量的因素之一.
再流焊工藝的影響
在排除了焊錫膏印刷工藝與貼片工(gong)藝的品(pin)質異(yi)常(chang)(chang)之后(hou),再流(liu)焊工(gong)藝本身也會(hui)導(dao)致以下品(pin)質異(yi)常(chang)(chang):
①、冷(leng)焊(han)通常是再流焊(han)溫度(du)偏低或再流區的時間不足(zu).
②、錫珠預熱區溫(wen)度爬(pa)升速度過快(一般要求,溫(wen)度上升的斜率小于3度每秒).
③、連錫電路板或元器(qi)件受潮,含水分(fen)過多(duo)易引起錫爆(bao)產生連錫.
④、裂紋一般是降溫區溫度下降過快(一般有鉛焊接的溫度下降斜率小(xiao)于4度每秒).
立碑現(xian)象再流焊中,片式元器(qi)件常出現(xian)立起的現(xian)象
產生(sheng)的原(yuan)(yuan)因(yin):立碑現(xian)象發生(sheng)的根本原(yuan)(yuan)因(yin)是元件(jian)兩邊(bian)的潤濕力不平衡(heng),因(yin)而元件(jian)兩端(duan)的力矩也(ye)不平衡(heng),從而導致(zhi)立碑現(xian)象的發生(sheng).
下列情(qing)況均會導致(zhi)再流焊時元(yuan)件(jian)兩邊的(de)濕潤力不平衡:
1.1、焊盤(pan)設(she)計(ji)與(yu)布局不合理(li).如果焊盤(pan)設(she)計(ji)與(yu)布局有(you)以下缺(que)陷,將(jiang)會引起(qi)元件兩邊的濕潤力不平衡.
1.1.1、元件的兩邊焊盤(pan)(pan)之一與地線相連接或有(you)一側焊盤(pan)(pan)面積過大,焊盤(pan)(pan)兩端(duan)熱容量不均勻;
1.1.2、pcb表面各處的溫差過大(da)以致(zhi)元件(jian)焊盤(pan)兩邊吸熱(re)不(bu)均勻;
1.1.3、大(da)型器件(jian)QFP、BGA、散熱(re)器周圍的小型片(pian)式元件(jian)焊盤兩端會出(chu)現溫度不均(jun)勻.
解決辦法:改變焊盤設計與布局.
1.2、焊(han)(han)(han)錫(xi)膏(gao)(gao)與焊(han)(han)(han)錫(xi)膏(gao)(gao)印刷存在問題(ti).焊(han)(han)(han)錫(xi)膏(gao)(gao)的(de)活性不(bu)(bu)(bu)高或元件的(de)可(ke)焊(han)(han)(han)性差,焊(han)(han)(han)錫(xi)膏(gao)(gao)熔(rong)化后(hou),表面(mian)張(zhang)力(li)不(bu)(bu)(bu)一樣(yang),將(jiang)引起焊(han)(han)(han)盤濕(shi)潤力(li)不(bu)(bu)(bu)平(ping)衡.兩焊(han)(han)(han)盤的(de)焊(han)(han)(han)錫(xi)膏(gao)(gao)印刷量不(bu)(bu)(bu)均勻,多的(de)一邊會因焊(han)(han)(han)錫(xi)膏(gao)(gao)吸熱量增多,融化時間滯后(hou),以致濕(shi)潤力(li)不(bu)(bu)(bu)平(ping)衡.
解決(jue)辦法:選用活性較高的焊錫膏,改善焊錫膏印刷參數(shu),特(te)別是(shi)模板的窗口尺寸.
1.3、貼片移位Z軸方向受力不均勻,會導致元件浸入到焊錫膏中的深度不均勻,熔化時會因時間差而導致兩邊的濕潤力不平衡.如果元件貼片移位(wei)會(hui)直接導致立(li)碑.
解決辦法:調節貼片機工藝參數.
1.4、爐溫曲線不正確,如果再流焊爐爐體過短和溫區太少就會造成對pcb加熱的(de)工作曲線不正確,以致板(ban)面上濕(shi)差過大,從而造成濕(shi)潤力不平衡.
解(jie)決辦法:根據每種不同產品調節好適當的溫度(du)曲線.
1.5、氮氣再(zai)流(liu)焊中的(de)(de)氧濃度.采取氮氣保護再(zai)流(liu)焊會增加焊料的(de)(de)濕潤(run)力,但越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)(de)例證說(shuo)明,在氧氣含量過低的(de)(de)情況下發(fa)生立碑的(de)(de)現象反(fan)而增多(duo);通常認為氧含量控制在(100～500)×10的(de)(de)負6次方左右最為適宜.
錫珠
錫(xi)珠(zhu)是再(zai)流焊中常見的(de)缺陷(xian)之一(yi),它(ta)不僅影響(xiang)外觀(guan)而且(qie)會引起橋接.錫(xi)珠(zhu)可分(fen)為(wei)兩類(lei)(lei),一(yi)類(lei)(lei)出現在片式(shi)元(yuan)器件(jian)一(yi)側,常為(wei)一(yi)個獨立(li)的(de)大球狀(zhuang);另一(yi)類(lei)(lei)出現在IC引腳四周,呈分(fen)散的(de)小珠(zhu)狀(zhuang).產生錫(xi)珠(zhu)的(de)原因很(hen)多,現分(fen)析(xi)如下:
2.1、溫度曲線不正確.再流焊曲線可以分為4個區段,分別是預熱、保溫、再流和冷卻.預熱、保溫的目的是為了使pcb表面溫度在60～90s內升到150℃,并保溫約90s,這不僅可以降低pcb及元件的(de)熱沖(chong)擊(ji),更主要是確保焊錫膏的(de)溶劑能部分揮發,避免(mian)再流焊時因溶劑太多引起飛濺,造(zao)成焊錫膏沖(chong)出焊盤而形(xing)成錫珠.
解(jie)決辦法(fa):注(zhu)意升溫速率,并采取適中(zhong)的預熱,使(shi)之有一個(ge)很好的平(ping)臺使(shi)溶劑大部分揮發.
2.2、焊錫膏的質(zhi)量
2.2.1、焊(han)錫膏中金屬含量通常(chang)在(90±0.5)℅,金屬含量過低(di)會導致助焊(han)劑(ji)成分過多,因此過多的助焊(han)劑(ji)會因預熱階段不易(yi)揮(hui)發(fa)而引起飛珠.
2.2.2、焊(han)錫(xi)膏中水(shui)蒸氣(qi)(qi)和氧含(han)量(liang)增加也會(hui)引起飛(fei)珠.由于焊(han)錫(xi)膏通常冷(leng)藏,當從冰箱中取出時(shi)(shi),如果沒(mei)(mei)有確保恢復時(shi)(shi)間,將會(hui)導致水(shui)蒸氣(qi)(qi)進入;此外焊(han)錫(xi)膏瓶的蓋(gai)子每次使用后要蓋(gai)緊,若沒(mei)(mei)有及時(shi)(shi)蓋(gai)嚴(yan),也會(hui)導致水(shui)蒸氣(qi)(qi)的進入.
放在(zai)模板上印制的焊錫膏在(zai)完工后.剩(sheng)余的部分應另行處(chu)理(li),若再(zai)放回原來瓶中,會引起(qi)瓶中焊錫膏變質,也會產生錫珠.
解決辦法:選擇(ze)優質的焊錫(xi)膏,注意焊錫(xi)膏的保(bao)管與使用要求.
2.3、印刷與貼片
2.3.1、在焊(han)錫(xi)膏(gao)的(de)印刷工(gong)藝(yi)中,由(you)于模板與焊(han)盤對中會發生偏移(yi),若偏移(yi)過大則會導(dao)致焊(han)錫(xi)膏(gao)浸流到(dao)焊(han)盤外,加熱后容(rong)易出現錫(xi)珠(zhu).此外印刷工(gong)作環境(jing)不好也會導(dao)致錫(xi)珠(zhu)的(de)生成,理想的(de)印刷環境(jing)溫度為(wei)(wei)25±;3℃,相對濕度為(wei)(wei)50℅～65℅.
解決(jue)辦法(fa):仔細調(diao)整模板(ban)的裝夾(jia),防止松動現(xian)象(xiang).改(gai)善印刷(shua)工(gong)作環境.
2.3.2、貼片過程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項重要原因,卻往往不引起人們的注意.部分貼片機Z軸頭是依據元件的厚度來定位的,如Z軸高度調節不當,會引起元件貼到pcb上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現象,這部分焊錫膏會在焊接時形成(cheng)錫珠(zhu).這(zhe)種情況下產生的錫珠(zhu)尺寸稍大.
解決辦法:重新調節貼片機的Z軸高度.
2.3.3、模(mo)板(ban)(ban)(ban)的(de)厚(hou)度與開口尺寸.模(mo)板(ban)(ban)(ban)厚(hou)度與開口尺寸過大,會導致焊(han)(han)錫膏(gao)用量增(zeng)大,也會引起焊(han)(han)錫膏(gao)漫流到焊(han)(han)盤外,特別是用化學(xue)腐蝕(shi)方法制造的(de)摸板(ban)(ban)(ban).
解決辦法:選用適當厚度的模板和開口尺寸(cun)的設計(ji),一般模板開口面(mian)積(ji)為焊(han)盤尺寸(cun)的90℅.
芯吸現象
芯吸現象又稱抽芯現象,是常見焊接缺陷之(zhi)一,多(duo)見于氣相(xiang)再流(liu)焊(han).芯(xin)吸現象使焊(han)料(liao)(liao)脫(tuo)離焊(han)盤(pan)而(er)沿引(yin)(yin)腳上行到引(yin)(yin)腳與芯(xin)片本體之(zhi)間(jian),通常會形成(cheng)嚴重的(de)虛焊(han)現象.產(chan)生的(de)原因只要是由于元(yuan)件引(yin)(yin)腳的(de)導熱率大(da),故升溫迅速,以致焊(han)料(liao)(liao)優先濕(shi)(shi)潤引(yin)(yin)腳,焊(han)料(liao)(liao)與引(yin)(yin)腳之(zhi)間(jian)的(de)濕(shi)(shi)潤力遠大(da)于焊(han)料(liao)(liao)與焊(han)盤(pan)之(zhi)間(jian)的(de)濕(shi)(shi)潤力,此外(wai)引(yin)(yin)腳的(de)上翹更(geng)會加劇(ju)芯(xin)吸現象的(de)發生.
解決辦法:
3.1、對(dui)于氣(qi)相(xiang)再(zai)流焊(han)應將SMA首先充(chong)分預熱后(hou)再(zai)放入氣(qi)相(xiang)爐中(zhong);
3.2、應認真檢查pcb焊盤的可焊性,可焊性不好的pcb不能用于生產;
3.3、充分重視元件的共面性,對共面性不好的器件也不能用于(yu)生產(chan).
在紅外再流焊中,pcb基材與焊料(liao)(liao)中的(de)有機助(zhu)焊劑(ji)是紅(hong)外(wai)線良好的(de)吸收介質,而(er)引腳(jiao)卻能(neng)部分反(fan)射紅(hong)外(wai)線,故相比而(er)言焊料(liao)(liao)優先(xian)熔化,焊料(liao)(liao)與焊盤的(de)濕潤力(li)就(jiu)會大(da)于焊料(liao)(liao)與引腳(jiao)之(zhi)間的(de)濕潤力(li),故焊料(liao)(liao)不會沿引腳(jiao)上升,從而(er)發生芯吸現象的(de)概(gai)率就(jiu)小得多(duo).
橋連
橋連是smt生(sheng)產中(zhong)常(chang)見的缺陷之(zhi)一,它(ta)會引起(qi)元件之(zhi)間的短路,遇到(dao)橋連必須返修.引起(qi)橋連的原因很多主要有(you):
4.1、焊錫膏的質量問題.
4.1.1、焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時間過久,易出現金屬含量增高,導致IC引腳橋連;
4.1.2、焊錫膏(gao)粘度低(di),預(yu)熱后(hou)漫流(liu)到焊盤外;
4.1.3、焊(han)錫膏塔落度差,預熱(re)后漫(man)流到焊(han)盤外;
解決辦法:調整焊錫膏(gao)(gao)配比(bi)或改用質量好的焊錫膏(gao)(gao).
4.2、印刷系統
4.2.1、印刷機重復精度差,對位不齊(鋼板對位不好、pcb對位不好(hao)),.致使(shi)焊錫膏印刷到焊盤外,尤(you)其是細間距QFP焊盤;
4.2.2、模板窗口尺寸與厚度設計不對以及pcb焊盤設計Sn-pb合金鍍層(ceng)不均勻(yun),導致焊錫膏偏多(duo).
解決方法:調整印刷機,改善pcb焊盤涂覆層;
4.3、貼放壓力過大,焊錫膏受壓后滿流是生產中多見的原因.另外貼片精度不夠會使元件出現移位、IC引(yin)腳變形(xing)等(deng).
4.4、再(zai)流焊爐升溫速度過(guo)快,焊錫(xi)膏中溶劑來不及揮發.
解決辦法:調整貼片機(ji)Z軸高度及再流焊爐升溫速度.
波峰焊質量缺陷及(ji)解決辦(ban)法
5.1、拉尖是指在焊點端部出現多(duo)余的針(zhen)狀焊錫,這是波峰(feng)焊工藝中特有的缺陷(xian).
產生原因:pcb傳送速度不當,預熱溫度低,錫鍋溫度低,pcb傳送傾角小,波峰不(bu)良,焊(han)(han)劑失效,元件引線(xian)可焊(han)(han)性差.
解決辦法:調整傳送速度到合適為止,調整預熱溫度和錫鍋溫度,調整pcb傳(chuan)送(song)角度,優選噴嘴,調整波峰形狀,調換新的焊(han)劑并(bing)解(jie)決引線(xian)可焊(han)性問題.
5.2、虛焊產生原因:元器件引線可焊性(xing)差,預熱(re)溫度低(di),焊料問(wen)題,助焊劑(ji)活性(xing)低(di),焊盤孔太大,引制板(ban)氧化,板(ban)面有污染,傳送速度過快,錫鍋(guo)溫度低(di).
解決辦法:解決引線可焊性,調整預熱溫度,化驗焊錫的錫和雜質含量,調整焊劑密度,設計時減少焊盤孔,清除pcb氧(yang)化物(wu),清(qing)洗板(ban)面(mian),調整傳送速度,調整錫鍋(guo)溫度.
5.3、錫薄產生的原因:元器件引線可焊性差,焊盤太大(需要大焊盤除外),焊盤孔太大,焊接角(jiao)度太大,傳(chuan)送速度過快,錫(xi)鍋溫度高,焊劑(ji)涂(tu)敷不均(jun),焊料含錫(xi)量不足.
解決辦法:解決引線可焊性,設計時減少焊盤及焊盤孔,減少焊接角度(du),調整傳送速(su)度(du),調整錫(xi)鍋溫(wen)度(du),檢查(cha)預涂(tu)焊劑(ji)裝(zhuang)置,化驗焊料(liao)含量.
5.4、漏焊產生原因:引線可焊性差,焊料波峰不穩,助焊劑失效或噴涂不均,pcb局部可焊性(xing)差,傳(chuan)送(song)鏈抖動,預(yu)涂焊劑和助焊劑不相溶,工藝流(liu)程不合理.
解決辦法:解決引線可焊性,檢查波峰裝置,更換焊劑,檢查預涂焊劑裝置,解決pcb可焊性(xing)(清洗或退貨),檢查調(diao)整傳動裝置,統一使用(yong)焊劑,調(diao)整工藝(yi)流程.
5.5、焊接后印制板阻焊膜起泡
SMA在焊接后會(hui)在個別焊點周圍(wei)出(chu)現(xian)淺綠(lv)色(se)的(de)小泡(pao),嚴重時還(huan)(huan)會(hui)出(chu)現(xian)指甲蓋大小的(de)泡(pao)狀物,不僅影(ying)響外觀(guan)質量,嚴重時還(huan)(huan)會(hui)影(ying)響性能,這種缺陷也是再流焊工藝中時常出(chu)現(xian)的(de)問(wen)題,但以波峰焊時為多.
產生原因:阻焊膜起泡的根本原因在于阻焊模與pcb基材之間存在氣體或水蒸氣,這些微量的氣體或水蒸氣會在不同工藝過程中夾帶到其中,當遇到焊接高溫時,氣體膨脹而導致阻焊膜與pcb基材的分層,焊接時,焊盤溫度相對較(jiao)高,故(gu)氣(qi)泡首先出(chu)現(xian)在焊盤周圍(wei).
下列原因之一均會導致pcb夾帶水氣:
5.5.1、pcb在加工過程中經常需要清洗、干燥后再做下道工序,如腐刻后應干燥后再貼阻焊膜,若此時干燥溫度不夠,就會夾帶水汽進入下道工序,在焊接時遇(yu)高(gao)溫而出(chu)現(xian)氣(qi)泡.
5.5.2、pcb加工前存放環境不好,濕度過高,焊接時又沒有及時干(gan)燥(zao)處理.
5.5.3、在波峰焊工藝中,現在經常使用含水的助焊劑,若pcb預熱溫度不夠,助焊劑中的水汽會沿通孔的孔壁進入到pcb基材的內部,其焊盤周圍首先進入水汽,遇到焊接高溫后就(jiu)會產生氣泡.
解決辦法:
5.5.4、嚴格控制各個生產環節,購進的pcb應檢驗后入庫,通常pcb在260℃溫度下10s內不(bu)應出現(xian)起泡(pao)現(xian)象.
5.5.5、pcb應存(cun)放(fang)在通風(feng)干燥環境中,存(cun)放(fang)期不超過6個月;
5.5.6、pcb在焊接前應放在烘箱中(zhong)在(120±5)℃溫度(du)下預烘4小時(shi).
5.5.7、波峰(feng)焊(han)中預熱溫(wen)度(du)(du)應(ying)嚴格控制,進入波峰(feng)焊(han)前應(ying)達(da)(da)到100～140℃,如果使用(yong)含水的(de)助焊(han)劑(ji),其(qi)預熱溫(wen)度(du)(du)應(ying)達(da)(da)到110～145℃,確保水汽能揮發完.
SMA焊接后出現指甲大小的泡狀物,主要原因也是pcb基材內部夾帶了水汽,特別是多層板的加工.因為多層板由多層環氧樹脂半固化片預成型再熱壓后而成,若環氧樹脂半固化片存放期過短,樹脂含量不夠,預烘干去除水汽去除不干凈,則熱壓成型后很容易夾帶水汽.也會因半固片本身含膠量不夠,層與層之間的結合力不夠而留下氣泡.此外,pcb購進后,因存放期過長,存放環境潮濕,貼片生產前沒有及時預烘,受潮的pcb貼片后(hou)也易出現(xian)起泡(pao)現(xian)象.
解決辦法:pcb購進后應驗收后方能入庫;pcb貼片前(qian)應在(zai)(120±5)℃溫度下預(yu)烘4小時.
IC引腳焊接后開路或虛焊
產生原因:
7.1、共面性差,特別是FQFP器件,由于保管不當而造成引腳變形,如果貼片機(ji)沒有(you)檢查(cha)共(gong)面性的功能,有(you)時不易(yi)被發現.
7.2、引(yin)(yin)腳可(ke)焊性不好(hao),IC存放(fang)時間(jian)長,引(yin)(yin)腳發黃(huang),可(ke)焊性不好(hao)是引(yin)(yin)起虛焊的(de)主要原因.
7.3、焊錫膏質量差,金屬含量低,可焊性差,通常用于FQFP器件焊接的焊(han)錫膏,金屬(shu)含量應(ying)不低于(yu)90%.
7.4、預熱溫度過高,易引起IC引腳氧化(hua),使可(ke)焊性變差(cha).
7.5、印刷模板窗口尺寸小,以致(zhi)焊錫膏量不(bu)夠(gou).
解決辦法:
7.6、注意器件(jian)的(de)保管,不要隨(sui)便拿(na)取元件(jian)或打開包裝.
7.7、生產中應(ying)檢(jian)查元器(qi)件(jian)的可焊性,特(te)別注意IC存放期(qi)不應(ying)過長(自制造日期(qi)起一(yi)年內),保管時應(ying)不受(shou)高(gao)溫(wen)、高(gao)濕.]
7.8、仔細檢查模板窗口尺寸,不應太大也不應太小,并且注意與pcb焊盤尺寸相配套.
