五大SMT常見工藝缺陷

現(xiàn)在，工程師做SMT貼片已經(jīng)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？本文整理了“五大SMT常見工藝缺陷”，幫你填坑，速速get吧！

缺陷一：

“立碑”現(xiàn)象

即片式元器件發(fā)生“豎立”。

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

回流焊“立碑”現(xiàn)象動態(tài)圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

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(shè)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(cè)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(xiàn)溫度不均勻。

解決辦法：工程師調(diào)整焊盤設(shè)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(cè)錫厚，拉力大，另一側(cè)錫薄拉力小，致使元件一端被拉向一側(cè)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(shù)，特別是鋼網(wǎng)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(diào)節(jié)貼片機工藝參數(shù)。

因素D：爐溫曲線不正確

如果再流焊爐爐體過短和溫區(qū)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(jù)每種不同產(chǎn)品調(diào)節(jié)好適當?shù)臏囟惹€。

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(xiàn)在片式元器件一側(cè)，常為一個獨立的大球狀（如下圖）;另一類出現(xiàn)在IC引腳四周，呈分散的小珠狀。

位于元器件腰部一側(cè)（來源網(wǎng)絡(luò)）

錫珠產(chǎn)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(yù)熱、保溫、回流和冷卻4個區(qū)段。預(yù)熱、保溫的目的是為了使PCB表面溫度在60～90s內(nèi)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(fā)，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(yù)熱，使溶劑充分揮發(fā)。

因素B：焊錫膏的質(zhì)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(yù)熱階段不易揮發(fā)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(wǎng)上印制的焊錫膏在完工后，剩余的部分應(yīng)另行處理，若再放回原來瓶中，會引起瓶中焊錫膏變質(zhì)，也會產(chǎn)生錫珠。

解決辦法：要求工廠選擇優(yōu)質(zhì)的焊錫膏，注意焊錫膏的保管與使用要求。

其他因素還有：

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(chǎn)生錫球...

缺陷三：

橋連

橋連也是SMT生產(chǎn)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。

BGA橋連示意圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

造成橋連的原因主要有：

因素A：焊錫膏的質(zhì)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(xiàn)金屬含量增高，導致IC引腳橋連;

②焊錫膏粘度低，預(yù)熱后漫流到焊盤外;

③焊錫膏塔落度差，預(yù)熱后漫流到焊盤外。

解決辦法：需要工廠調(diào)整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏。

因素B：印刷系統(tǒng)

①印刷機重復(fù)精度差，對位不齊(鋼網(wǎng)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(wǎng)窗口尺寸與厚度設(shè)計失準以及PCB焊盤設(shè)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(diào)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(chǎn)中多見的原因，另外貼片精度不夠會使元件出現(xiàn)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(fā)

解決辦法：需要工廠調(diào)整貼片機Z軸高度及再流焊爐升溫速度。

缺陷四：

芯吸現(xiàn)象

芯吸現(xiàn)象，也稱吸料現(xiàn)象、抽芯現(xiàn)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(xiàn)象。

產(chǎn)生原因：

通常是因引腳導熱率過大，升溫迅速，以致焊料優(yōu)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(xiàn)象的發(fā)生。

解決辦法：需要工廠先對SMA（表面貼裝組件）充分預(yù)熱后在放爐中焊接，應(yīng)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(yīng)用于生產(chǎn)。

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(zhì)，而引腳卻能部分反射紅外線，故相比而言焊料優(yōu)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(fā)生芯吸現(xiàn)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）

正常的BGA焊接（來源網(wǎng)絡(luò)）

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(fā)生短接，導致兩個焊盤相連，造成短路。

解決辦法：工廠調(diào)整溫度曲線,減小回流氣壓,提高印刷品質(zhì)。

紅圈部分為連錫（來源網(wǎng)絡(luò)）

不良癥狀②：假焊

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

BGA假焊示意圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

BGA“枕頭效應(yīng)”側(cè)視圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

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(qū)的回流時間不足導致。

解決辦法：工廠調(diào)整溫度曲線,冷卻過程中,減少振動。

BGA冷焊示意圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

不良癥狀④：氣泡

氣泡（或稱氣孔）并非絕對的不良現(xiàn)象，但如果氣泡過大，易導致品質(zhì)問題，氣泡的允收都有IPC標準。氣泡主要是由盲孔內(nèi)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(nèi)部有無孔隙,調(diào)整溫度曲線。

BGA氣泡示意圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

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(chǎn)過程中環(huán)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(jié)晶破裂（焊點表面呈玻璃裂痕狀態(tài)）；

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。

審核編輯 ：李倩