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在SMT生產過程中，我們都希望基板從貼裝工序開始，到焊接工序結束，質量處于零缺陷狀態，但實際上這很難達到。由于SMT生產工序較多，不能保證每道工序不出現一點點差錯，因此在SMT生產過程中我們會碰到一些焊接缺陷。這些焊接缺陷通常是由多種原因所造成的，對于每種缺陷，我們應分析其產生的根本原因，這樣在消除這些缺陷時才能做到有的放矢。 橋 接 橋接經常出現在引腳較密的IC上或間距較小的片狀元件間，這種缺陷在我們的檢驗標準中屬于重大不良，會嚴重影響產品的電氣性能，所以必須要加以根除。 產生橋接的主要原因是由于焊膏過量或焊膏印刷后的錯位、塌邊。 焊膏過量 焊膏過量是由于不恰當的模板厚度及開孔尺寸造成的。通常情況下，我們選擇使用0.15mm厚度的模板。而開孔尺寸由最小引腳或片狀元件間距決定。 印刷錯位 在印刷引腳間距或片狀元件間距小于0.65mm的印制板時，應采用光學定位，基準點設在印制板對角線處。若不采用光學定位，將會因為定位誤差產生印刷錯位，從而產生橋接。 焊膏塌邊 造成焊膏塌邊的現象有以下三種 1.印刷塌邊 焊膏印刷時發生的塌邊。這與焊膏特性，模板、印刷參數設定有很大關系：焊膏的粘度較低，保形性不好，印刷后容易塌邊、橋接；模板孔壁若粗糙不平，印出的焊膏也容易發生塌邊、橋接；過大的刮刀壓力會對焊膏產生比較大的沖擊力，焊膏外形被破壞，發生塌邊的概率也大大增加。貼片知識課堂，用通俗的文字介紹專業貼片知識。 對策：選擇粘度較高的焊膏；采用激光切割模板；降低刮刀壓力。 2.貼裝時的塌邊 當貼片機在貼裝SOP、QFP類集成電路時，其貼裝壓力要設定恰當。壓力過大會使焊膏外形變化而發生塌邊。 對策：調整貼裝壓力并設定包含元件本身厚度在內的貼裝吸嘴的下降位置。 3.焊接加熱時的塌邊 在焊接加熱時也會發生塌邊。當印制板組件在快速升溫時，焊膏中的溶劑成分就會揮發出來，如果揮發速度過快，會將焊料顆粒擠出焊區，形成加熱時的塌邊。 對策：設置適當的焊接溫度曲線（溫度、時間），并要防止傳送帶的機械振動。 焊錫球 焊錫球也是回流焊接中經常碰到的一個問題。通常片狀元件側面或細間距引腳之間常常出現焊錫球。 焊錫球多由于焊接過程中加熱的急速造成焊料的飛散所致。除了與前面提到的印刷錯位、塌邊有關外，還與焊膏粘度、焊膏氧化程度、焊料顆粒的粗細（粒度）、助焊劑活性等有關。 1.焊膏粘度 粘度效果較好的焊膏，其粘接力會抵消加熱時排放溶劑的沖擊力，可以阻止焊膏塌落。 2.焊膏氧化程度 焊膏接觸空氣后，焊料顆粒表面可能產生氧化，而實驗證明焊錫球的發生率與焊膏氧化物的百分率咸正比。一般焊膏的氧化物應控制在0.03％左右，最大值不要超過0.15％。 3.焊料顆粒的粗細 焊料顆粒的均勻性不一致，若其中含有大量的20μm以下的粒子，這些粒子的相對面積較大，極易氧化，最易形成焊錫球。另外在溶劑揮發過程中，也極易將這些小粒子從焊盤上沖走，增加焊錫球產生的機會。一般要求25um以下粒子數不得超過焊料顆粒總數的5％。 4.焊膏吸濕 這種情況可分為兩類：焊膏使用前從冰箱拿出后立即開蓋致使水汽凝結；再流焊接前干燥不充分殘留溶劑，焊膏在焊接加熱時引起溶劑、水分的沸騰飛濺，將焊料顆粒濺射到印制板上形成焊錫球。根據這兩種不同情況，我們可采取以下兩種不同措施： （1）焊膏從冰箱中取出，不應立即開蓋，而應在室溫下回溫，待溫度穩定后開蓋使用。 （2）調整回流焊接溫度曲線，使焊膏焊接前得到充分的預熱。 5.助焊劑活性 當助焊劑活性較低時，也易產生焊錫球。免洗焊錫的活性一般比松香型和水溶型焊膏的活性稍低，在使用時應注意其焊錫球的生成情況。 6.網板開孔 合適的模板開孔形狀及尺寸也會減少焊錫球的產生。一般地，模板開孔的尺寸應比相對應焊盤小10％，同時推薦采用一些模板開孔設計。 7.印制板清洗 印制板印錯后需清洗，若清洗不干凈，印制板表面和過孔內就會有殘余的焊膏，焊接時就會形成焊錫球。因此要加強操作員在生產過程中的責任心，嚴格按照工藝要求進行生產，加強工藝過程的質量控制。 立 碑 在表面貼裝工藝的回流焊接過程中，貼片元件會產生因翹立而脫焊的缺陷，人們形象地稱之為“立碑”現象（也有人稱之為“曼哈頓”現象）。 “立碑”現象的產生是由于元件兩端焊盤上的焊膏在回流熔化時，元件兩個焊端的表面張力不平衡，張力較大的一端拉著元件沿其底部旋轉而致。造成張力不平衡的因素也很多，下面將就一些主要因素作簡要分析。 1.預熱期 當預熱溫度設置較低、預熱時間設置較短，元件兩端焊膏不同時熔化的概率就大大增加，從而導致兩端張力不平衡形成“立碑”，因此要正確設置預熱期工藝參數。根據我們的經驗，預熱溫度一般150+10℃，時間為60-90秒左右。 2.焊盤尺寸 設計片狀電阻、電容焊盤時，應嚴格保持其全面的對稱性，即焊盤圖形的形狀與尺寸應完全一致，以保證焊膏熔融時，作用于元件上焊點的合力為零，以利于形成理想的焊點。設計是制造過程的第一步，焊盤設計不當可能是元件豎立的主要原因。具體的焊盤設計標準可參閱IPC-782《表面貼裝設計與焊盤布局標準入事實上，超過元件太多的焊盤可能允許元件在焊錫濕潤過程中滑動，從而導致把元件拉出焊盤的一端。 對于小型片狀元件，為元件的一端設計不同的焊盤尺寸，或者將焊盤的一端連接到地線板上，也可能導致元件豎立。不同焊盤尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盤加熱和錫膏流動時間。在回流期間，元件簡直是飄浮在液體的焊錫上，當焊錫固化時達到其最終位置。焊盤上不同的濕潤力可能造成附著力的缺乏和元件的旋轉。在一些情況中，延長液化溫度以上的時間可以減少元件豎立。 3.焊膏厚度 當焊膏厚度變小時，立碑現象就會大幅減小。這是由于：（1）焊膏較薄，焊膏熔化時的表面張力隨之減小。（2）焊膏變薄，整個焊盤熱容量減小，兩個焊盤上焊膏同時熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度決定的，表2是使用o.1mm與0.2mm厚模板的立碑現象比較，采用的是1608元件。一般在使用1608以下元件時，推薦采用0.15mm以下模板。 4.貼裝偏移 一般情況下，貼裝時產生的元件偏移，在回流過程中會由于焊膏熔化時的表面張力拉動元件而自動糾正，我們稱之為“自適應”，但偏移嚴重，拉動反而會使元件立起產生“立碑”現象。這是因為：（1）與元件接觸較多的焊錫端得到更多熱容量，從而先熔化。（2）元件兩端與焊膏的粘力不同。所以應調整好元件的貼片精度，避免產生較大的貼片偏差。 5.元件重量 較輕的元件“立碑”現象的發生率較高，這是因為不均衡的張力可以很容易地拉動元件。所以在選取元件時如有可能，應優先選擇尺寸重量較大的元件。 關于這些焊接缺陷的解決措施很多，但往往相互制約。如提高預熱溫度可有效消除立碑，但卻有可能因為加熱速度變快而產生大量的焊錫球。因此在解決這些問題時應從多個方面進行考慮，選擇一個折衷方案。 |
