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      回流焊常見質量缺陷及解決方法

      時間:2021-12-22 16:02:23 作者:凱泰 點擊:

      回流焊的品質受諸多因素的影響,最重要的因素是電子生產加工過程中回流焊爐的溫度曲線及焊錫膏的成分珍數?,F在常用的高性能回流焊爐,已能比較方便地精確控制、調整溫度曲線,相比之下,在高密度與小型化的趨勢中,焊錫膏的印刷就成了回流焊質量的關鍵,焊錫膏、模板與印刷三個因素均能影響焊錫膏印刷的質量。

      1、立碑現象

      回流焊中,片式元器件常出現立起的現象,稱為立碑,又稱為吊橋、曼哈頓現象這是在回流焊工藝中經常發生的一種缺陷。

      產生原因:立碑現象發生的根本原因是元器件兩邊的潤濕力不平衡,因而元器件兩端的力矩也不平衡,從而導致立碑現象的發生。

      下列情形均會導致回流焊時元器件兩邊的潤濕力不平衡。

      1、焊盤設計與布局不合理。
      如果焊盤設計與布局有以下缺陷,將會引起元器件兩邊的潤濕力不平衡。
      元器件的兩邊焊盤之一與地線相連接或有一側焊盤面積過大,焊盤兩端熱容量不均勻
      PCB表面各處的溫差過大以致元器件焊盤兩邊吸熱不均勻;
      大型器件QFP、BGA、散熱器周圍的小型片式元器件焊盤兩端會出現溫度不均勻現象。

      解決辦法:改善焊盤設計與布局

      2、焊錫膏與焊錫膏印刷。

      焊錫膏的活性不高或元器件的可焊性差,焊錫膏熔化后,表面張力不一樣,同樣會引起焊盤潤濕力不平衡。兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻,多的一邊會因焊錫膏吸熱量增多,熔化時間滯后,以致潤濕力不平衡。

      解決辦法:選用活性較高的焊錫膏,改善焊錫膏印刷參數,特別是模板的窗口尺寸。

      3、貼片。

      Z軸方向受力不均勻,會導致元器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潤濕力不平衡。元器件偏離焊盤會直接導致立碑。

      解決方法:調節貼片機工藝參數。

      4、爐溫曲線。

      對PCB加熱的工作曲線不正確,以致板面上溫差過大,通?;亓骱笭t爐體過短和溫區太少就會出現這些缺陷。

      解決方法:根據每種產品調節好適當的溫度曲線。

      5、N2回流焊中的氧濃度。

      采用N2保護回流焊會增加焊料的潤濕力,但越來越多的報導說明,在氧含量過低的情況下發生立碑的現象反而增多;通常認為氧含量控制在(100-500)×10-6mg/m3左右最為適宜。

      2、錫珠

      錫珠是回流焊常見的缺陷之一,其原因是多方面的,不僅影響到外觀而且會引起橋接。

      錫珠可分為兩類,一類出現在片式元器件一側,常為一個獨立的大球狀;另一類出現在IC引腳四周,呈分散的小珠狀。

      1、溫度曲線不正確。

      回流焊曲線可以分為四個區段,分別是預熱、保溫、再流和冷卻。預熱、保溫的目的是為了使PCB表面溫度在60-90s內升到150℃,并保溫約90s,這不僅可以降低PCB及元器件的熱沖擊,更主要的是確保焊錫膏的溶劑能部分揮發,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:注意升溫速率,并采取適中的預熱使之有一個很好的平臺使溶劑大部分揮發。

      2、焊錫膏的質量。

      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熱階段不易揮發而引起飛珠。

      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,沒有確?;謴蜁r間,故會導致水蒸氣的進入;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。

      放在模板上印制的焊錫膏在完工后,剩余的部分應另行處理,若再放回原來瓶中,會引起瓶中焊錫膏變質,也會產生錫珠。

      解決辦法:選擇優質的焊錫膏,注意焊錫膏的保管與使用要求。

      3、印刷與貼片

      在焊錫膏的印刷工藝中,由于模板與焊盤對中會發生偏移,若偏移過大則會導致焊錫浸流到焊盤外,加熱后容易出現錫珠。此外,印刷工作環境不好也會導致錫珠的生成,理想的印刷環境溫度為(25±3)℃,相對濕度為50%~65%。

      解決辦法:仔細調整模板的裝夾,防止松動現象;改善印刷工作環境。

      貼片過程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項重要原因,往往不易引起人們的注意,部分貼片機Z軸頭是依據元器件的厚度來定位的,如Z軸高度調節不當,會引起元器件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現象,這部分焊錫膏會在焊接時形成錫珠。這種情況下產生的錫珠尺寸稍大。

      解決辦法:重新調節貼片機的Z軸高度。

      模板的厚度與開口尺寸。模板厚度與開口尺寸過大,會導致焊錫膏用量增大,也會引起焊錫膏漫流到焊盤外,特別是用化學腐蝕方法制造的模板。

      解決辦法:選用適當厚度的模板和開口尺寸的設計,一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%,會改善錫珠情況。

      4、芯吸現象

      芯吸現象又稱抽芯現象,是常見焊接缺陷之一,多見于氣相回流焊中。芯吸現象是焊料脫離焊盤而沿引腳上行到引腳與芯片本體之間,通常會形成嚴重的虛焊現象。

      產生原因:

      主要原因是元器件引腳的熱導率大,故升溫迅速,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此外,引腳的上翹更會加劇芯吸現象的發生。

      解決辦法:
      對于氣相回流焊,應將SMA首先充分預熱后再放入氣相爐中;
      應認真檢查PCB焊盤的可焊性,可焊性不好的PCB不應用于生產;
      充分重視元器件的共面性,對共面性不良的器件也不應用于生產。

      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,而引腳卻能部分反射紅外線,故相比而言焊料優先熔化,焊料與焊盤的潤濕力就會大于焊料與引腳之間的潤濕力,故焊料不會沿引腳上升,從而發生芯吸現象的概率就小得多。

      5、橋接

      橋接是SMT生產中常見的缺陷之一,它會引起元器件之間的短路,遇到橋接必須返修。

      引起橋接的原因很多,常見的有以下四種:

      1、焊錫膏質量問題。
      焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時間過久后,易出現金屬含量增高,導致IC引腳橋接;
      焊錫膏黏度低,預熱后漫流到焊盤外;
      焊錫膏塌落度差,預熱后漫流到焊盤外。

      解決辦法:調整焊錫膏配比或改用質量好的焊錫膏。

      2、印刷系統。

      印刷機重復精度差,對位不齊(鋼板對位不好,PCB對位不好),致使焊錫膏印刷到焊盤外,多見于細間距QFP的生產;

      鋼板窗口尺寸與厚度設計不對,以及PCB焊盤設計Sn-Pb合金鍍層不均勻,導致焊錫膏量偏多。

      解決方法:調整印刷機,改善PCB焊盤涂覆層。

      3、貼放。

      貼放壓力過大,焊錫膏受壓后漫流是生產中多見的原因。另外,貼片精度不夠,元器件出現移位,IC引腳變形等也易導致橋接。

      4、預熱。

      回流焊爐升溫速度過快,焊錫膏中溶劑來不及揮發。

      解決辦法:調整貼片機Z軸高度及回流焊爐升溫速度。

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