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1、再流焊中常见缺陷及对应策略引言引言表面组装技术在减小电子产品体积质量和提高可靠性方面的突出优点，迎合了未来战略武器洲际射程、机动发射、安全可靠、技术先进等特点对制造技术的要求。但是要制定和选择适合于具体产品的表面组装工艺不是简单的事情，因为 SMT 技术是涉及多项技术的复杂系统工程，其中任何一项因素的改变均会影响电子产品的钎焊质量。在 SMT 钎焊过程中，元件焊点的钎焊质量是直接影响 PWA 乃至整机质量的关键因素。它受许多参数的影响，如基板、元件可焊性、焊膏、印刷、贴装精度以及钎焊工艺等。以下为 SMT 中常见的几种典型缺陷的产生原因及相应解决措施。ItemCause and Solutio
2、n元元件件偏偏移移“元件偏移”为钎焊过程中出现其它问题埋下伏笔，如果在进入再流焊前未能检出，将导致更多的问题出现。产生原因：产生原因：1.贴片机精度不够；当贴片头没有拾起方形元件之前或由于真空密封不好，在贴装头移动的时候元件移动，造成位置偏移。2.元件的尺寸容差不符合。.3.焊膏粘结性不足或元件贴装时压力不足，传输过程中的振动引起元元件件偏移偏移SMD 移动。4.助焊剂含量太高，再流焊时助焊剂沸腾，SMD 在液态钎剂上移动。5.焊膏塌边引起偏移。6.锡膏超过使用期限，助焊剂变质所致。7.使用不合适的粘合剂或不准确的分配量。如使用一点的粘合剂，那么它必须与元件的主体接触而不能滚到焊盘上，如使用两
3、滴，那么胶的峰值必须接触并跨骑在元件上来阻止元件移动。8.如元件旋转，则由程序旋转角度错误。9.如果同样程度的元件错位在每块板上都发现，那程序需要被修改，如果在每块板上的错位不同，那么很可能是板的加工问题或位置错误。10.元件移动或是贴片错位对于 MELF 元件很普通，由于他们的造型特殊，末端提起，元件脱离 PCB 表面，脱离黏合剂。由于不同的厂商，末端的不断变化使之成为一个变化的问题。11.风量过多。防止措施：防止措施：1.校准定位坐标，注意元件贴装的准确性。2.使用粘度大的焊膏，增加元件贴装压力，增大粘结力。3.减少焊膏中不定形粉，防止焊膏塌边。4.减小助焊剂含量。5.调整马达转速。焊端焊
4、端变色变色产生原因：产生原因： 焊端材料 Ag 或 Pd 等元素与卤族元素发生反应。防止措施：防止措施： 选择含卤族元素量低的焊膏。芯芯吸吸 “芯吸”现象如左图所示，焊膏全部溶化并且芯吸到元件引脚，在靠近引脚终端的地方形成一球状物。焊膏易润湿引脚，而没有润湿焊盘。焊膏芯吸现象当表面有很差的可焊性时发生，也在元件引脚温度和焊盘温度有很大的差异时产生，良好的温度曲线会减少这种现象的产生。产生原因：产生原因：1.元件引脚的温度上升比焊盘快。2.印刷电路板焊盘可焊性差。3.PCB 设计不合理。通孔放在焊盘上或离焊盘太近，再流焊期间焊膏沿着通孔流动而使焊点缺锡。通孔或过孔应该距离焊盘最少 0.010 英
5、寸， 宽度为 0.006-0.008 英寸。4.如果过孔要放在焊盘上，就必须足够小不影响焊点热容的损失。5.焊盘设计问题。采用可焊性差的材料做为焊盘，如金、镍等。6.焊盘表面保护层在清洗板的时候可能被损坏或长期存储超过 6 个月，造成可焊性下降。桥桥连连桥桥连连“桥连”即将相邻的两个焊点桥连在一块。再流焊中焊点桥连的形成经常是由于不准确的焊膏印刷、焊膏污染、焊膏塌陷、过量的焊膏量或者不精确的元件贴装而产生的。另外污垢和来自纸张、塑料或人的头发、光纤也能产生桥连。如果一个细小的纤维横跨于两个焊盘之间，在预热时小的焊膏颗粒往往沿着纤维移动，溶化后就产生桥连。产生原因：产生原因：1.焊膏印刷时过量，
6、在过大贴装压力挤压下产生桥连。2.元件引脚弯曲相接，再流焊后形成桥连。3.焊盘或网孔设计不精确，产生偏移而导致印刷间距缩小。4.焊膏选择不适当，助焊剂性能不好，容易造成焊膏塌陷。防止措施：防止措施：1.使用球形焊膏，适当增加焊膏粒度，调整焊膏印刷量。2. 细间距元件焊盘、引线设计满足一定的要求，8-16%的模板孔减少将会增加印刷工艺窗口，避免桥连。3.在焊膏印刷前用麻布或等丙烷清洗 PCB 表面的污渍和油渍，减小桥连产生的风险。4.根据以上情况，检查印刷程序并且优化。返返 修：修：桥连可用一种特殊的电烙铁来移走。增加一点助焊剂到桥连的地方，加热焊点合金并且沿着引脚移走电烙铁，一直到焊角顶端，然
7、后提起，带走多余的合金。通过移走焊盘之间大量合金来截断纤维，如果必要的话，用等丙烷、棉花球或刷子、麻布来清洗返修点，直到所有助焊剂移走。检查焊点是否增加助焊剂可重新钎焊。脱焊脱焊产生原因：产生原因：1.SMD 引脚扁平部分的尺寸不符合规定的尺寸。2. SMD 引脚共面性差，平面度公差超过0.002 英寸，扁平封装器件的引线浮动。3.当 SMD 被夹持时与别的器件发生碰撞而使引脚变形翘曲。4.焊膏印刷量不足，贴片机贴装时压力太小，焊膏厚度与其上的尺寸不匹配。防止措施：防止措施：针对产生原因做相应处理。冷焊冷焊“冷焊”是指焊点表面不平滑，如“破碎玻璃”的表面一般。当冷焊严重时，焊点表面甚至会有微裂
8、或断裂的情况发生。产生原因可能是输送轨道皮带的振动、机械轴承或马达电机转动不平衡、抽风设备风力太强而引起；也可能是补焊人员的作业疏忽。再流焊后，保持输送轨道的平稳，让焊膏合金在固化的过程中，得到完美的结晶，即能解决冷焊的困扰。当冷焊发生时可用补焊的方式修整，若冷焊严重时，则可考虑重新钎焊一次。空洞空洞表面贴装中由于挥发性气体不能及时逃逸或在焊膏凝固之前非金属材料没有移走就会出现空洞。一般空洞对强度和可靠性影响不大，但是过量的空洞将会影响焊点可靠性，降低焊点抗拉强度。空洞经常在元件引脚下面、鸥型引脚的根部和球栅阵列的底端被发现。有铅焊膏不可避免有空洞，但是数量少，而且很小；无铅焊膏较之严重，大多
9、靠近焊点边缘且靠近表面，这是因为无铅焊膏表面张力大，工艺很难控制所造成。工艺曲线由焊膏供应商提供，但是仍然要进行调整来改善空洞。产生原因：产生原因：1.不够峰值温度。2.回流时间不够。3.升温阶段温度过高。4.PCB 板设计不合理，把通孔设计在焊盘下，钎焊时进入空气。5.焊膏中的焊剂挥发，气体溶入焊膏中溢出时形成空洞。6.不适当的再流焊温度曲线很容易产生空洞。7.PCB 差的可焊性也能增加空洞，差的可焊性对气体往往有阻碍作用。防止措施：防止措施：1.增加预热时间，减小预热爬升率，缩短钎焊时间可以减少空洞。2.氮气的使用也可以减少空洞。返修：返修：于空洞不能从外面看到，使用 X-ray 探测或者
10、破坏性微观切片可以看到。焊点内小的空洞不需要返修，如含有大块的空洞，返修费用一般都很高。有缺陷的钎焊接点可以用特殊的专业电烙铁来去除。竖竖碑碑竖竖碑碑“竖碑”现象也被称为墓石、吊桥、 “曼哈顿”现象，常出现在红外再流焊和热风再流焊过程的片式元件中，表现为表面组装元件在竖直面内旋转一定的角度，有时可达 90，完全离开焊盘。在钎焊体积小、质量轻的片式元件时容易发生，特别是在 1005（1mm0.5mm）或更小的0603（0.6mm0.3mm）贴装元件的生产中，元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。产生原因：产生原因：1.再流焊温度曲线设定不合理，在进入再流区前的干燥渗透工作未做好，使 PCB 上
11、仍然存在“温度梯度” ，在钎焊区造成各焊点上锡膏熔化时间不一致，从而导致元件两端所承受的应力大小不同，这样就造成了竖碑的现象。2.焊盘的形状和尺寸不对称，两侧焊盘的热容量差异较大，导致可焊性差异较大；也可能是焊盘间距过大或过小，导致元件一端与焊盘接触不到位。 （注意焊盘间距等于元件总长减去两个电极长度及修正系数0.250.05mm） 。3.两个焊盘上焊膏厚度差异较大，焊膏太厚，印刷精度差，错位严重。竖竖碑碑4.焊锡膏使用前未充分搅拌，助焊剂的均匀性差或活性差。5.在再流焊时预热温度过低；或没有预热，加热速率高（汽相焊） 。6.贴装精度差，元件偏移严重，或在进入再流区前有元件产生了错位7.SMD
12、 元件两端及基板的材料、厚度、导热性及可焊性不一。8.在进行再流焊时，使用氮气，增加了初始润湿时间而导致竖碑现象的产生；只有在极低的氧浓度下，竖碑现象才会减少。9.元件排列方向设计不正确，应保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘的焊膏同时熔化，形成均衡的表面张力，保持元件位置不变10.片式元件两端焊盘大小不一时，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直竖起。11.元件某一端被氧化，可焊性不好。防止措施：防止措施：针对产生原因做相应处理。焊球焊球焊球的存在表明工艺不完全正确，并且使电子产品存在短路的危险，因此需要排除。国
13、际上对焊球存在认可标准是：印制电路组件在 600mm2范围内不能出现超过 5 个焊膏球。防止措施：防止措施：1.改用新的焊膏2.选用球形焊膏3.防止焊膏吸潮4.避免焊膏合金氧化或采用无氧化焊膏合金焊剂焊剂残余残余板面较多残留物的存在，影响板面的光洁程度，对 PCB 本身的电气性也有一定的影响。低残留焊膏一般要采用惰性气体软钎焊，有一个半经验模型已被证明是有效的：随着氧浓度的降低，焊点强度和焊膏的润湿能力会有所增加，并趋于平稳；此外焊点强度也随着焊剂中固体含量的增加而增加。产生原因：产生原因：1.焊膏选型错误，比如要求用免清洗无残留焊膏，却提供了松香树脂型焊膏，以至焊后残留较多2.焊膏中松香树脂
14、含量过多或其品质不好3.焊膏生产技术有问题清洗后仍出现的原因：清洗不够或不正确的清洗条件（清晰方法，溶剂，温度和时间）白色白色残留残留产生原因：焊剂受温度、时间、紫外线照射等影响引起聚合反应不充分或过渡时产生松香聚合物。锡珠锡珠“锡珠”常常藏于矩形片式元件两端的侧面或细间距引脚之间。焊膏被置于片式元件的引脚于焊盘之间，随着印制板穿过子再流焊炉时，焊膏溶化成液体，如果于焊盘和器件润湿不良，液态钎料会因收缩而使焊缝填充不充分，所有钎料颗粒不能聚合在一个焊点，部分液态合金会从焊缝中流出形成锡珠。因此钎料和焊盘引脚润湿性差是导致焊球形成的根本原因。产生原因：产生原因：1.再流焊曲线设置不当。预热温度上
15、升太快，就会使焊膏内部的水分、溶剂不能完全挥发出来，到达再流焊区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出钎料球；升温太慢，产生毛细现象，焊膏堆中钎料被吸到元件下面形成球形而被挤出到元件边。爬升斜率一般为 14/S2.如果总在同一位置上出现焊球，就要检查金属模板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘偏大、表面材质较软造成漏印焊膏而轮廓不清晰，互相桥连，再流焊后必然造成引脚间大量焊球的产生。因此对焊盘图形的不同形状和中心距，要选择适宜的板材料及模板制作工艺来保证印刷质量。一般图形比较密集、细间距，应该采用激光蚀刻不锈钢模板3.焊膏中助焊剂变质，活性下降，氧化颗粒增多，会导致焊膏润湿性差，产生焊球。
16、一般焊膏储存时应在密封形态存放在恒湿的冰箱里，保温310，有效期为 36 个月；使用时先使其回到室温，干燥后再使用；使用时在室温环境为 253，湿度为 RH65下充分搅拌；焊膏被印刷后，要缩短尽心再流焊的等待时间，尽量 4 小时之内完成4.焊点和元件重叠太多，元件下焊膏过量5.贴装元件的压力太大，使部分焊膏被挤出6.焊剂活性太强，粉料太细8.助焊剂中溶剂蒸气压太低润湿润湿不良不良钎料无法全面地包覆被焊材料表面，而让钎焊材料表面的金属裸露。润湿不良在钎焊作业中是不能被接受的，它严重地降低了焊点的“耐久性”和“延伸性” ，同时也降低了焊点的“导电性”及“导热性” 。产生原因：产生原因：1.焊膏印刷时细间距和小芯片的模板孔被堵塞，焊盘上印刷焊膏量太少或没有；助焊剂活性不够，未能完全去除 PCB 焊盘或 SMD 钎焊位的氧化物质2.焊膏过期变质；再流焊时预热时间过长或预热温度过高，造成了焊锡膏中助焊剂活性失效3.焊盘与 SMD 引脚被氧化或污染，可焊性和润湿性变差4.焊膏润湿焊盘但是不能爬升到引脚上，这是元件问题，对于引脚应该有最少 5 微米厚的锡铅镀
