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PLC企業(yè)資訊
    SMT制程常見異常分析
    發(fā)布者:dgwiden  發(fā)布時間:2018-05-04 10:25:45

    目 錄

     錫珠的產(chǎn)生及處理

     立碑問題的分析及處理

     橋接問題

     常見印刷不良的診斷及處理

     不良原因的魚骨圖

     來料拒焊的不良現(xiàn)象認識


     

     焊錫珠產(chǎn)生的原因及處理

    焊錫珠( SOLDERBALL )現(xiàn)象是表面貼裝(SMT)過程中的主要缺陷,主要發(fā)生在片式阻容元件(CHIP)的周圍,由諸多因素引起。

     

    731.png

    因素一:焊膏的選用直接影響到焊接質量

       焊膏中金屬的含量、焊膏的氧化度,焊膏中合金焊料粉的粒度度都能影響焊珠的產(chǎn)生。

    a. 焊膏的金屬含量

       焊膏中金屬含量其質量比約為88%~92%,體積比約為50%。當金屬含量增加時,焊膏的黏度增加,就能有效地抵抗預熱過程中汽化產(chǎn)生的力。另外,金屬含量的增加,使金屬粉末排列緊密,使其在熔化時更容結合而不被吹散。此外,金屬含量的增加也可能減小焊膏印刷后的“塌落”,因此,不易產(chǎn)生焊錫珠。

    b. 焊膏的金屬氧化度

       在焊膏中,金屬氧化度越高在焊接時金屬粉末結合阻力越大,焊膏與焊盤及元件之間就越不浸潤,從而導致可焊性降低。實驗表明:焊錫珠的發(fā)生率與金屬粉末的氧化度成正比。一般的,焊膏中的焊料氧化度應控制在0.05%以下,最大極限為0.15%。

    c. 錫膏中金屬粉末的粒度 

       錫膏中粉末的粒度越小,錫膏的總體表面積就越大,從而導致較細粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現(xiàn)象加劇。我們的實驗表明:選用較細顆粒度的錫膏時,更容易產(chǎn)生焊錫粉。

    d. 錫膏中助焊劑的量及焊劑的活性 

       焊劑量太多,會造成錫膏的局部塌落,從而使錫珠容易產(chǎn)生。另外,焊劑的活性小時,焊劑的去氧化能力弱,從而也容易產(chǎn)生錫珠。免清洗錫膏的活性較松香型和水溶型錫膏要低,因此就更有可能產(chǎn)生錫珠。     

    e. 其它注意事項

       此外,錫膏在使用前,一般冷藏在冰箱中,取出來以后應該使其恢復到室溫后打開使用,否則,錫膏容易吸收水分,在再流焊錫飛濺而產(chǎn)生錫珠。

       因此,錫膏品牌的選用(工程評估)及正確使用(完全依照錫膏使用管理辦法),直接影響錫珠的產(chǎn)生。

    因素二:鋼板(模板)的制作及開口

    a. 鋼板的開口

       我們一般根據(jù)印制板上的焊盤來制作鋼板(模板),所以鋼板的開口就是焊盤的大小。在印刷錫膏時,容易把錫膏印刷到阻焊層上,從而在再流焊時產(chǎn)生錫珠。因此,我們可以這樣來制作鋼板,把鋼板的開口比焊盤的實際尺寸減小10%,另外,可以更改開口的外形來達到理想的效果。 

    b. 鋼板的厚度

       錫膏在印制板上的印刷厚度。錫膏印刷后的厚度是漏板印刷的一個重要參數(shù),通常在0.13mm-0.17mm之間。錫膏過厚會造成錫膏的“塌落”,促進錫珠的產(chǎn)生。

    因素三:貼片機的貼裝壓力

       如果在貼裝時壓力太高,錫膏就容易被擠壓到元件下面的阻焊層上,在回流焊時錫膏熔化跑到元件的周圍形成錫珠。解決方法可以減小貼裝時的壓力,并采用合適的鋼板開口形式,避免錫膏被擠壓到焊盤外邊去。

    因素四:爐溫曲線的設置

       錫珠是在印制板通過回流焊時產(chǎn)生的,在預熱階段使錫膏和元件及焊盤的溫度上升到120C150C之間,減小元器件在回流時的熱沖擊,在這個階段,錫膏中的焊劑開始汽化,從而可能使小顆粒金屬分開跑到元件的底下,在回流時跑到元件周圍形成錫珠。在這一階段,溫度上升不能太快,一般應小于2.0C/s,過快容易造成焊錫飛濺,形成錫珠。所以應該調整回流焊的溫度曲線,采取較適中的預熱溫度和預熱速度來控制錫珠的產(chǎn)生。

    其他外界因素的影響:        

       一般錫膏印刷時的最佳溫度為25℃±3 ,濕度為相對濕度40%-60%,溫度過高,使錫膏的黏度降低,容易產(chǎn)生“塌落”,濕度過高,錫膏容易吸收水分,容易發(fā)生飛濺,這都是引起錫珠的原因。另外,印制板暴露在空氣中較長的時間會吸收水分,并發(fā)生焊盤氧化,可焊性變差。

     

     立碑問題分析及處理

    矩形片式元件的一端焊接在焊盤上,而另一端則翹立,這種現(xiàn)象就稱為立碑。引起該種現(xiàn)象主要原因是錫膏熔化時元件兩端受力不均勻所致。

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    T1 + T2 T3

    T1. 零件的重力使零件向下

    T2. 零件下方的熔錫也會使零件向下

    T3. 錫墊上零件外側的熔錫會使零件向上

    因素一:熱效能不均勻,焊點熔化速率不同

       我們設想在回流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的回流焊限線,一旦錫膏通過它就會立即熔化。片式矩形元件的一個端頭先通過回流焊限線,錫膏先熔化,完全浸潤元件的金屬表面,具有液態(tài)表面張力;而另一端未達到183°C液相溫度,錫膏未熔化,只有焊劑的粘接力,該力遠小于再流焊錫膏的表面張力,因而,使未熔化端的元件端頭向上直立。因此,保持元件兩端同時進入回流焊限線,使兩端焊盤上的錫膏同時熔化,形成均衡的液態(tài)表面張力,保持元件位置不變。

    a. PCB pad大小不一,可使零件兩端受熱不均;

    b. PCB pad分布不當(pad一端獨立,另一端與大銅面共累)

    因素二:元器件兩個焊端或PCB焊盤的兩點可焊性不均勻

    因素三:在貼裝元件時偏移過大,或錫膏與元件連接面太小

    針對以上個因素,可采用以下方法來減少立碑問題:

    ①適當提高回流曲線的溫度

    ②嚴格控制線路板和元器件的可焊性

    ③嚴格保持各焊接角的錫膏厚度一致

    ④避免環(huán)境發(fā)生大的變化

    ⑤在回流中控制元器件的偏移

    ⑥提高元器件角與焊盤上錫膏的之間的壓力

    733.jpg

     橋接問題

    焊點之間有焊錫相連造成短路

    734.jpg

    產(chǎn)生原因:

        ①由于鋼網(wǎng)開孔與焊盤有細小偏差,造成錫膏印刷不良有偏差

        ②錫膏量太多可能是鋼網(wǎng)開孔比例過大

        ③錫膏塌陷

        ④錫膏印刷后的形狀不好成型差

        ⑤回流時間過慢

        ⑥元器件與錫膏接觸壓力過大

    解決方法:

        ①選用相對粘度較高的錫膏,一般來說,含量在8587%之間橋連現(xiàn)象較多,至少合金含量要在90%以上。

        ②調整合適的溫度曲線

        ③在回流焊之前檢查錫膏與器件接觸點是否合適

        ④調整鋼網(wǎng)開孔比例(減少10%)與鋼網(wǎng)厚度

        ⑤調整貼片時的壓力和角度

     

     常見印刷不良的診斷及處理

    滲錫 印刷完畢,錫膏附近有多余錫膏或毛刺

    原因   刮刀壓力不足 , 刮刀角度太小 , 鋼板開孔過大 , PCB  PAD尺寸過小(GEBER FILE內數(shù)據(jù)比較), 印刷未對準 , 印刷機SNAP OFF設定不合理 , PCB與鋼板貼合不緊密 , 錫膏粘度不足, PCB或鋼板底部不干淨 .

    錫膏塌陷錫膏粉化:錫膏在PCB上的成型不良  出現(xiàn)塌陷或粉化現(xiàn)象

    原因 : 錫膏內溶劑過多 , 鋼板底部擦拭時過多溶劑 , 錫膏溶解在溶劑內 , 擦拭紙不捲動 , 錫膏品質不良 , PCB印刷完畢在空氣中放置時間過長 , PCB溫度過高

    錫膏拉尖(狗耳朵):鋼板開孔不光滑 , 鋼板開孔尺寸過小 , 脫模速度不合理, PCB焊點受污染 ,錫膏品質異常 , 鋼板擦拭不干淨

    少錫:板子上錫膏量不足

    原因 : 鋼板開孔尺寸不合理 , 鋼板塞孔 , 鋼板臟污 , 脫模速度方式不合理 。


     

     其他不良產(chǎn)生的魚骨圖(位移):

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    拒焊 空焊:

    零件吃錫不良

    板子吃錫不良

    REFLOW溫度設定不佳

    錫膏性能不佳

    PCB受污染

    人員作業(yè)未佩帶靜電手套

    雜質在零件下

    其它如  撞板、堆疊、運送等均會造成SMT貼裝等過程中的不良發(fā)生率

    其他不良產(chǎn)生的魚骨圖(空焊):

    736.jpg

    短路 開路 :

    錫膏印刷偏移

    錫膏厚度不合理

    貼片偏位

    貼片深度不合理

    零件貼裝完成后PCB移動量過大,造成零件移動

    人為缺失

    錫膏抗垂流性不佳

    錫膏粘度不足

    錫膏金屬含量不足

    錫膏助焊劑功能不良

    其他不良產(chǎn)生的魚骨圖(短路):

    737.jpg

    其他不良產(chǎn)生的魚骨圖(反白):

    738.jpg

     來料拒焊的不良現(xiàn)象認識

    6.1 零件拒焊現(xiàn)象識別

    1) 現(xiàn)象特征:金屬錫全部滯留在PCBPAD表面,形成拱形表面.零件吃錫面沒有金屬錫爬升.

    2) 根據(jù)造成零件拒焊原因分類為:  

    a 零件吃錫面氧化引起的零件拒焊現(xiàn)象

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    6.3 零件翹腳引起的空焊現(xiàn)象識別

    1) 現(xiàn)象特征:零件腳有不同程度的翹起.金屬錫均勻地分布在PCB PAD上并形成平穩(wěn)光澤.

    2) 零件翹腳引起的空焊現(xiàn)象識別有兩種表現(xiàn)形式.

     a 零件腳局部翹起呈月形

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