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SMT 常見制程不良及解決方案 ＰＣＢ焊接不良SMT 常見制程不良及解決方案 SMT過程缺陷樣觀和對策 1橋 聯 引線線之間出現搭接的常見原因是端接頭（或焊盤或導線）之間的間隔不夠大。再流焊時，搭接可能由于焊膏厚度過大或合金含量過多引起的。另一個原因是焊膏塌落或焊膏黏度太小。波峰焊時，搭接可能與設計有關，如傳送速度過慢、焊料波的形狀不適當或焊料波中的油量不適當，或焊劑不夠。焊劑的比重和預熱溫度也會對搭接有影響。橋聯出現時應檢測的項目與對策如表1所示。 表1 橋聯出現時檢測的項目與對策 檢測項目1、印刷網版與基板之間是否有間隙 對 策 1、檢查基板是否存在撓曲，如有撓曲可在再流焊爐內裝上防變形機構； 2、檢查印刷機的基板頂持結構，使基板的保持狀態與原平面一致； 3、調整網版與板工作面的平行度。 檢測項目2、對應網版面的刮刀工作面是否存在傾斜（不平行） 對 策 1、調整刮刀的平行度 檢測項目3、刮刀的工作速度是否超速 對 策 1、重復調整刮刀速度（刮刀速度過快情況下的焊膏轉移，會降低焊膏黏度而在焊膏恢復原有黏度前就執行脫版，將產生焊膏的塌邊不良） 檢測項目4、焊膏是否回流到網版的反面一測 對 策 1、網版開口部設計是否比基板焊區要略小一些； 2、網版與基板間不可有間隙；3、是否過分強調使用微間隙組裝用的焊膏，微間隙組裝常選擇粒度小的焊膏，如沒必要，可更換焊膏。 檢測項目5、印刷壓力是否過高，有否刮刀切入網板開口部現象 對 策 1、聚酯型刮刀的工作部硬度要適中，太軟易產生對網版開口部的切入不良； 2、重新調整印刷壓力。 檢測項目6、印刷機的印刷條件是否合適 對 策 1、檢測刮刀的工作角度，盡可能采用60度角。 檢測項目7、每次供給的焊膏量是否適當 對 策 1、可調整印刷機的焊膏供給量。
2 焊 料 球 焊料球是由于焊膏因此的最普通的缺陷形式，其原因是焊料合金被氧化或者焊料合金過小，由焊膏中溶劑的沸騰而引起的焊料飛濺的場合也會出現焊料球缺陷，還有一種原因是存在有塌邊缺陷，從而造成的焊料球。焊料球出現時應檢測的項目與對策如表2所示。 表2 焊料球出現時檢測的項目與對策 檢測項目1、基板區是否有目測不到的焊料小球（焊料合金被氧化造成） 對 策 1、焊膏是否在再流焊過程中發生氧化。 檢測項目2、焊膏的使用方法是否正確 對 策 1、檢測焊膏性能 檢測項目3、基板區是否有目測到的焊料小球（焊料塌邊造成） 對 策 1、焊膏是否有塌邊現象 檢測項目4、刮刀的工作速度是否超速 對 策 1、重復調整刮刀速度（刮刀速度過快情況下的焊膏轉移，會降低焊膏黏度而在焊膏恢復原有黏度前就執行脫版，將產生焊膏的塌邊不良） 檢測項目5、預熱時間是否充分 對 策 1、活性劑從開始作用的80度溫度到熔融的時間應控制在2min之內。 檢測項目6、是否在離發生地較遠的位置上發現焊料球（溶劑飛濺造成） 對 策 1、焊接工藝設定的溫度曲線是否符合工藝要求，焊接預熱不是充分，在找不到原因時，可對焊膏提出更換要求。 3 立 碑 片狀元件常出現立起的現象，又稱之為吊橋、曼哈頓現象。立碑缺陷發生的根本原因是元件兩邊的潤濕力不平衡。主要與焊盤設計與布局不合理、焊膏與焊膏的印刷、貼片以及溫度曲線有關。立碑缺陷出現時應檢測的項目與對策如表3所示。 表3 立碑缺陷出現時檢測的項目與對策 檢測項目1、焊盤是否有一個與地線相連或有一側焊盤面積過大 對 策 1、改善焊盤設計 檢測項目2、焊膏的活性 對 策 1、按照表3的檢測焊膏性能； 2、采用氮氣保護，氧含量控制在100×10-6左右。 檢測項目3、焊膏的印刷量是否均勻 對 策 1、調整焊膏的印刷量，保證焊膏的印刷量均勻 檢測項目4、Z軸受力是否均勻 對 策 1、調整印刷壓力保證元件浸入焊膏深度相同。 4 位置偏移 這種缺陷可以懷疑是焊料潤濕不良等綜合性原因。先觀察發生錯位部位的焊接狀態，如果是潤濕狀態良好情況下的錯位，可考慮能否利用焊料表面張力的自調整效果來加以糾正，如果是潤濕不良所致，要先解決不良狀況。焊接狀況良好時發生的元件錯位，有下面二個因素： ① 在再流焊接之前，焊膏黏度不夠或受其它外力影響發生錯位。 ② 在再流焊接過程中，焊料潤濕性良好，且有足夠的自調整效果，但發生錯位，其原因可能是傳送帶上是否有震動等影響，對焊爐進行檢驗。發生這種情況下也可以從元件立碑缺陷產生的原因考慮。位置偏移缺陷出現時應檢測的項目與對策如表4所示。 表4 位置偏移缺陷出現時檢測的項目與對策 檢測項目1、在再流焊爐的進口部元件的位置有沒有錯位 對 策 1、檢驗貼片機貼裝精度，調整貼片機； 2、檢查焊膏的粘接性，如有問題，按表3檢驗； 3、觀察基板進入焊爐時的傳送狀況。 檢測項目2、在再流焊過程中發生了元件的錯位 對 策 1、檢查升溫曲線和預熱時間是否符合規定； 2、基板進入再流焊內是否存在震動等影響； 3、預熱時間是否過長，使活性劑失去作用，再檢查升溫曲線。 檢測項目3、焊膏的印刷量是否過多 對 策 1、調整焊膏的印刷量 檢測項目4、基板焊區設計是否正確 對 策 1、按焊區設計要求重新檢查 檢測項目5、焊膏的活性是否合格 對 策 1、可改變使用活性強的焊膏 5 芯吸現象 又稱吸料現象又稱抽芯現象，是常見的焊接缺陷之一，多見于氣相再流焊中。這種缺陷是焊料 脫離焊盤沿引腳上行到引腳與芯片本體之間，回形成嚴重的虛焊現象。通常原因是引腳的導熱率過大，升溫迅速，以致焊料優先潤濕引腳，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。 解決辦法是：先對SMA充分預熱后在放如爐中焊接，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。 6 未 熔 融 未熔融的不良現象有兩種： ① 在固定場所發生的未熔融，按表5進行檢驗； ② 發生的場所不固定，屬隨即發生按表3進行檢驗。 表5 固定場所發生未熔融缺陷時，所檢驗的項目 1、發生未熔融的元件是不是熱容量大的元件； 2、是不是在基板的反面裝載了熱容量大的元件，形成導熱障礙； 3、發生未熔融元件的四周是不是裝載了熱容量大的元件； 4、組裝在基板端部的元件有沒有發生未熔融； 5、在發生未熔融的部位有沒有與基板地線或電源線路等熱容量大的部件相連接； 6、未熔融的場所是不是屬于隱蔽的部位，即對熱風或紅外線直接接觸較困難的結構狀態。 7 焊料不足 焊料不足缺陷的發生原因主要有兩種： ① 在發生焊料不足的場所，焊料的潤濕性非常好，完全不是焊接狀態問題，僅僅表現為焊料較少，此時發生的原因是焊膏的印刷性能不好； ② 在發生焊料不足的場所，常常是同時引起焊料的潤濕不良。 焊料不足缺陷產生時，所檢驗的項目如表6所示。 表6 焊料不足缺陷產生時，所檢驗的項目 檢測項目1、刮刀將網版上的焊膏轉移（印刷時），網板上有沒有殘留焊膏 對 策 1、確認印刷壓力； 2、設定基板、網板、刮刀的平行度。檢測項目 檢測項目2、印刷網板的開口部有沒有被焊膏堵塞 對 策 1、當焊膏性能惡化會引起黏度上升，這時會同時帶來潤濕不良。也可根據表3的方法給予檢驗； 2、焊膏印刷狀態與開口部尺寸是不是吻合（特別注意到粉末大小黏度）。 檢測項目3、網板開口部內壁面狀態是否良好 對 策 1、要注意到用腐蝕方式成形的開口部內壁狀態的檢驗，必要場合，應更換網板。 檢測項目4、聚酯型刮刀的工作部硬度是否合適 對 策 1、刮刀工作部如果太軟，印刷時會切入網板開口部擠走焊膏，這在開口部尺寸比較寬時特別明顯。 檢測項目5、焊膏的滾動性（轉移性）是否正常 對 策 1、重設定印刷條件（特別是刮刀角度）； 2、在焊膏黏度上升時，如同時出現潤濕不良，可按表3再檢查了； 3、檢驗對印刷機供給量的多或少。 8 潤濕不良 當依靠焊料表面張力所產生自調整效果，包含沉入現象對元件的保持力失去作用時，就會發生錯位、焊料不足、元件跌落、橋聯等不良。也可以說是綜合性不良。可按照表7進行檢驗。 表7 焊膏的檢驗項目 1、焊膏的密封保管狀態是否符合要求； 2、焊膏的保管溫度是否正確(5～10℃)； 3、焊膏的使用期限是否超長（一般不超過進貨后的二個月）； 4、是否在使用前12小時將焊膏從冰箱中取出； 5、從冰箱取出后是否馬上把蓋子打開（如馬上打開發生的結露會使水分進入焊膏）； 6、一次未用完焊膏是否重復使用（再使用時，是否對其品質加以確認）； 7、焊膏攪拌有否超時（二分鐘之內）速度是否過快，過快會摩擦生熱，引起化學反應； 8、從冰箱取出的焊膏是不是按原狀用完了； 9、是不是在規定時間內用完； 10、焊膏裝料容器的蓋是否關閉好； 11、是否將裝料容器蓋附近的焊膏（沾上的）擦去。
產生原因： ① 對于MLCC類電容來說，其結構上存在著很大的脆弱性，通常MLCC是由多層陶瓷電容疊加而成，強度低，極不耐受熱與機械力的沖擊。特別是在波峰焊中尤為明顯； ② 貼片過程中，貼片機Z軸的吸放高度，特別是一些不具備Z軸軟著陸功能的貼片機，吸放高度由片式元件的厚度而不是由壓力傳感器來決定，故元件厚度的公差會造成開裂； ③ PCB的撓曲應力，特別是焊接后，撓曲應力容易造成元件的開裂； ④ 一些拼板的PCB在分割時，會損壞元件。 預防辦法是：認真調節焊接工藝曲線，特別是預熱區溫度不能過低；貼片時應認真調節提貼片機Z軸的吸放高度；應注意拼板割刀形狀；PCB的撓曲度，特別是焊接后的撓曲度，應有針對性的校正，如是PCB板菜質量問題，需另重點考慮。 問題：可以用小刮鏟來將誤印的錫膏從板上去掉嗎？這會不會將錫膏和小錫珠弄到孔里和小的縫隙里？ 解答：用小刮鏟刮的方法來將錫膏從誤印的板上去掉可能造成一些問題。一般可行的辦法是將誤印的板浸入一種兼容的溶劑中，如加入某種添加劑的水，然后用軟毛刷子將小錫珠從板上去除。寧愿反復的浸泡與洗刷，而不要猛烈的干刷或鏟刮。在錫膏印刷之后，操作員等待清洗誤印的時間越長，越難去掉錫膏。誤印的板應該在發現問題之后馬上放入浸泡的溶劑中，因為錫膏在干之前容易清除。 避免用布條去抹擦，以防止錫膏和其他污染物涂抹在板的表面上。在浸泡之后，用輕柔的噴霧沖刷經常可以幫助去掉不希望有的錫稿。同時還推薦用熱風干燥。如果使用了臥式模板清洗機，要清洗的面應該朝下，以允許錫膏從板上掉落。 照例，注意一些細節可以消除不希望有的情況，如錫膏的誤印和從板上清除為固化的錫膏。在所希望的位置沉積適當數量的錫膏是我們的目標。弄臟了的工具、干涸的錫膏、模板與板的不對位，都可能造成在模板底面甚至裝配上有不希望有的錫膏。在印刷工藝期間，在印刷周期之間按一定的規律擦拭模板。保證模板坐落在焊盤上，而不是在阻焊層上，以保證一個清潔的錫膏印刷工藝。在線的、實時的錫膏檢查和元件貼裝之后回流之前的檢查，都是對減少在焊接發生之前工藝缺陷有幫助的工藝步驟。 對于密間距(fine-pitch)模板，如果由于薄的模板橫截面彎曲造成引腳之間的損傷，它會造成錫膏沉積在引腳之間， 產生印刷缺陷和/或短路。低粘性的錫膏也可能造成印刷缺陷。例如，印刷機運行溫度高或者刮刀速度高可以減小錫膏在使用中的粘性，由于沉積過多錫膏而造成印刷缺陷和橋接。 總的來講，對材料缺乏足夠的控制、錫膏沉積的方法和設備是在回流焊接工藝中缺陷的主要原因。 問題：什么類型的裝配板的分板(depaneling)設備提供最好的結果？ 解答：現在，有幾種分板系統提供各種將裝配板分板的技術。照例，在選擇這種設備時應該考慮許多因素。不管有沒有定線(routing)、鋸割(sawing)或沖切(blanking)用來將單個的板從組合板分開，分板過程中穩定的支撐是最重要的因素。沒有支撐，產生的應力可能損傷基板和焊接點。扭曲板、或在分板期間給裝配產生應力都可能造成隱藏或明顯的缺陷。雖然鋸割經常可以提供最小的間隙，但是用工具的剪切或沖切可以提供較清潔的、更加受控的結果。 為了避免元件損傷，許多裝配商企圖在要求分板的時候將元件焊接點保持在距離板的邊緣至少5.08mm。敏感的陶瓷電容或二極管可能要求格外的小心與考慮。
深圳市邁瑞自動化設備有限公司 １０年波峰焊回流焊制造商。
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