五大SMT常見工藝缺陷及解決方法


現在，工程師做SMT貼片已經越來越方便，但是，對SMT中的各項工藝，作為工程師的你真的了解“透”了嗎？浩明電子科技整理了“五大SMT常見工藝缺陷”，幫你填坑，速速get吧！

缺陷一：

“立碑”現象

即片式元器件發生“豎立”。

立碑現象發生主要原因是元件兩端的濕潤力不平衡，引發元件兩端的力矩也不平衡，導致“立碑”。




什么情況會導致回流焊時元件兩端濕潤力不平衡，導致“立碑”？

因素A：焊盤設計與布局不合理

①元件的兩邊焊盤之一與地線相連接或有一側焊盤面積過大，焊盤兩端熱容量不均勻;
     
②PCB表面各處的溫差過大以致元件焊盤兩邊吸熱不均勻;
      
③大型器件QFP、BGA、散熱器周圍的小型片式元件焊盤兩端會出現溫度不均勻。

 解決辦法：工程師調整焊盤設計和布局。

因素B：焊錫膏與焊錫膏印刷存在問題

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，將引起焊盤濕潤力不平衡。

②兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻，一側錫厚，拉力大，另一側錫薄拉力小，致使元件一端被拉向一側形成空焊，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，特別是鋼網的窗口尺寸。

因素C：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，如果元件貼片移位會直接導致立碑。

解決辦法：需要工廠調節貼片機工藝參數。

因素D：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加熱的工作曲線不正確，以致板面上濕差過大，從而造成濕潤力不平衡。

解決辦法：需要工廠根據每種不同產品調節好適當的溫度曲線。

缺陷二：

錫珠

錫珠是回流焊中常見的缺陷之一，它不僅影響外觀而且會引起橋接。錫珠可分為兩類：一類出現在片式元器件一側，常為一個獨立的大球狀（如下圖）;另一類出現在IC引腳四周，呈分散的小珠狀。


錫珠產生的原因主要有以下幾點：

因素A：溫度曲線不正確      

回流焊曲線可以分為預熱、保溫、回流和冷卻4個區段。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及元件的熱沖擊，更主要是確保焊錫膏的溶劑能部分揮發，避免回流焊時因溶劑太多引起飛濺，造成焊錫膏沖出焊盤而形成錫珠。

解決辦法：工廠需注意升溫速率，并采取適中的預熱，使溶劑充分揮發。

因素B：焊錫膏的質量

①焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)℅，金屬含量過低會導致助焊劑成分過多，因此過多的助焊劑會因預熱階段不易揮發而引起飛珠；
 
②焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會引起飛珠。由于焊錫膏通常冷藏，當從冰箱中取出時，如果沒有充分回溫解凍并攪拌均勻，將會導致水蒸氣進入；此外焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊，若沒有及時蓋嚴，也會導致水蒸氣的進入；

 ③放在鋼網上印制的焊錫膏在完工后，剩余的部分應另行處理，若再放回原來瓶中，會引起瓶中焊錫膏變質，也會產生錫珠。

解決辦法：要求工廠選擇優質的焊錫膏，注意焊錫膏的保管與使用要求。

其他因素有：      

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焊盤開口外形不好，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刮刀速度過快，引起塌邊不良，回流后導致產生錫球...

缺陷三：

橋連

橋連也是SMT生產中常見的缺陷之一，它會引起元件之間的短路，遇到橋連必須返修。

造成橋連的原因主要有：

因素A：焊錫膏的質量問題      

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;
      
②焊錫膏粘度低，預熱后漫流到焊盤外;
      
③焊錫膏塔落度差，預熱后漫流到焊盤外。
     
解決辦法：需要工廠調整焊錫膏配比或改用質量好的焊錫膏。

因素B：印刷系統      

①印刷機重復精度差，對位不齊(鋼網對位不準、PCB對位不準)，導致焊錫膏印刷到焊盤外，尤其是細間距QFP焊盤；
     
②鋼網窗口尺寸與厚度設計失準以及PCB焊盤設計Sn-pb合金鍍層不均勻，導致焊錫膏偏多。
      
解決方法：需要工廠調整印刷機，改善PCB焊盤涂覆層。

因素C：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引腳變形等。

因素D：再流焊爐升溫速度過快，焊錫膏中溶劑來不及揮發     

解決辦法：需要工廠調整貼片機Z軸高度及再流焊爐升溫速度。

缺陷四：芯吸現象     

芯吸現象，也稱吸料現象、抽芯現象，是SMT常見的焊接缺陷之一，多見于氣相回流焊中。焊料脫離焊盤沿引腳上行到引腳與芯片本體之間，導致嚴重的虛焊現象。

產生原因：      

通常是因引腳導熱率過大，升溫迅速，以致焊料優先濕潤引腳，焊料與引腳之間的潤濕力遠大于焊料與焊盤之間的潤濕力，引腳的上翹回更會加劇芯吸現象的發生。  
      
解決辦法：需要工廠先對SMA（表面貼裝組件）充分預熱后在放爐中焊接，應認真的檢測和保證PCB焊盤的可焊性，元件的共面性不可忽視，對共面性不好的器件不應用于生產。
注意：      

在紅外回流焊中，PCB基材與焊料中的有機助焊劑是紅外線良好的吸收介質，而引腳卻能部分反射紅外線，故相比而言焊料優先熔化，焊料與焊盤的濕潤力就會大于焊料與引腳之間的濕潤力，故焊料不會沿引腳上升，從而發生芯吸現象的概率就小得多。
缺陷五：

BGA焊接不良

BGA：即Ball Grid Array（球柵陣列封裝）

不良癥狀①：連錫      

連錫也被稱為短路，即錫球與錫球在焊接過程中發生短接，導致兩個焊盤相連，造成短路。

解決辦法：工廠調整溫度曲線,減小回流氣壓,提高印刷品質。



不良癥狀②：假焊  

假焊也被稱為“枕頭效應(Head-in-Pillow,HIP)”，導致假焊的原因很多（錫球或PAD氧化、爐內溫度不足、PCB變形、錫膏活性較差等）。BGA假焊特點是“不易發現”“難識別”。


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致錫膏沒有熔化完整，可能是溫度沒有達到錫膏的熔點或者回流區的回流時間不足導致。

解決辦法：工廠調整溫度曲線,冷卻過程中,減少振動。

不良癥狀④：氣泡      

氣泡（或稱氣孔）并非絕對的不良現象，但如果氣泡過大，易導致品質問題，氣泡的允收都有IPC標準。氣泡主要是由盲孔內藏的空氣在焊接過程中沒有及時排出導致。
      
解決方法：要求工廠用X-Ray檢查原材料內部有無孔隙,調整溫度曲線。



一般說來，氣泡大小不能超過球體20%

不良癥狀⑤：錫球開裂

不良癥狀⑥：臟污      

焊盤臟污或者有殘留異物，可能因生產過程中環境保護不力導致焊盤上有異物或者焊盤臟污導致焊接不良。
  
除上面幾點外，還有：
     
①結晶破裂（焊點表面呈玻璃裂痕狀態）；
      
②偏移（BGA焊點與PCB焊盤錯位）；
     
③濺錫（在PCB表面有微小的錫球靠近或介于兩焊點間）等。