再流焊的品質(zhì)受諸多因素的影響,最重要的因素是再流焊爐的溫度曲線(xiàn)及焊錫膏的成分參數.現在常用的高性能再流焊爐,已能比較方便地精確控制、調整溫度曲線(xiàn).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再流焊質(zhì)量的關(guān)鍵.

焊錫膏合金粉末的顆粒形狀與窄間距器件的焊接質(zhì)量有關(guān),焊錫膏的粘度與成分也必須選用適當.另外,焊錫膏一般冷藏儲存,取用時(shí)待恢復到室溫后,才能開(kāi)蓋,要特別注意避免因溫差使焊錫膏混入水汽,需要時(shí)用攪拌機攪勻焊錫膏.

焊接設備的影響

有時(shí),再流焊設備的傳送帶震動(dòng)過(guò)大也是影響焊接質(zhì)量的因素之一.

再流焊工藝的影響

在排除了焊錫膏印刷工藝與貼片工藝的品質(zhì)異常之后,再流焊工藝本身也會(huì )導致以下品質(zhì)異常:

①、冷焊通常是再流焊溫度偏低或再流區的時(shí)間不足.

②、錫珠預熱區溫度爬升速度過(guò)快(一般要求,溫度上升的斜率小于3度每秒).

③、連錫電路板或元器件受潮,含水分過(guò)多易引起錫爆產(chǎn)生連錫.

④、裂紋一般是降溫區溫度下降過(guò)快(一般有鉛焊接的溫度下降斜率小于4度每秒).

立碑現象再流焊中,片式元器件常出現立起的現象

產(chǎn)生的原因:立碑現象發(fā)生的根本原因是元件兩邊的潤濕力不平衡,因而元件兩端的力矩也不平衡,從而導致立碑現象的發(fā)生.

下列情況均會(huì )導致再流焊時(shí)元件兩邊的濕潤力不平衡:

1.1、焊盤(pán)設計與布局不合理.如果焊盤(pán)設計與布局有以下缺陷,將會(huì )引起元件兩邊的濕潤力不平衡.

1.1.1、元件的兩邊焊盤(pán)之一與地線(xiàn)相連接或有一側焊盤(pán)面積過(guò)大,焊盤(pán)兩端熱容量不均勻;

1.1.2、PCB表面各處的溫差過(guò)大以致元件焊盤(pán)兩邊吸熱不均勻;

1.1.3、大型器件QFP、BGA、散熱器周?chē)男⌒推皆副P(pán)兩端會(huì )出現溫度不均勻.

解決辦法:改變焊盤(pán)設計與布局.

1.2、焊錫膏與焊錫膏印刷存在問(wèn)題.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(pán)濕潤力不平衡.兩焊盤(pán)的焊錫膏印刷量不均勻,多的一邊會(huì )因焊錫膏吸熱量增多,融化時(shí)間滯后,以致濕潤力不平衡.

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.

1.3、貼片移位Z軸方向受力不均勻,會(huì )導致元件浸入到焊錫膏中的深度不均勻,熔化時(shí)會(huì )因時(shí)間差而導致兩邊的濕潤力不平衡.如果元件貼片移位會(huì )直接導致立碑.

解決辦法:調節貼片機工藝參數.

1.4、爐溫曲線(xiàn)不正確,如果再流焊爐爐體過(guò)短和溫區太少就會(huì )造成對PCB加熱的工作曲線(xiàn)不正確,以致板面上濕差過(guò)大,從而造成濕潤力不平衡.

解決辦法:根據每種不同產(chǎn)品調節好適當的溫度曲線(xiàn).

1.5、氮氣再流焊中的氧濃度.采取氮氣保護再流焊會(huì )增加焊料的濕潤力,但越來(lái)越多的例證說(shuō)明,在氧氣含量過(guò)低的情況下發(fā)生立碑的現象反而增多;通常認為氧含量控制在(100～500)×10的負6次方左右最為適宜.

錫珠

錫珠是再流焊中常見(jiàn)的缺陷之一,它不僅影響外觀(guān)而且會(huì )引起橋接.錫珠可分為兩類(lèi),一類(lèi)出現在片式元器件一側,常為一個(gè)獨立的大球狀;另一類(lèi)出現在IC引腳四周,呈分散的小珠狀.產(chǎn)生錫珠的原因很多,現分析如下:

2.1、溫度曲線(xiàn)不正確.再流焊曲線(xiàn)可以分為4個(gè)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),避免再流焊時(shí)因溶劑太多引起飛濺,造成焊錫膏沖出焊盤(pán)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(gè)很好的平臺使溶劑大部分揮發(fā).

2.2、焊錫膏的質(zhì)量

2.2.1、焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)℅,金屬含量過(guò)低會(huì )導致助焊劑成分過(guò)多,因此過(guò)多的助焊劑會(huì )因預熱階段不易揮發(fā)而引起飛珠.

2.2.2、焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會(huì )引起飛珠.由于焊錫膏通常冷藏,當從冰箱中取出時(shí),如果沒(méi)有確?；謴蜁r(shí)間,將會(huì )導致水蒸氣進(jìn)入;此外焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒(méi)有及時(shí)蓋嚴,也會(huì )導致水蒸氣的進(jìn)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(lái)瓶中,會(huì )引起瓶中焊錫膏變質(zhì),也會(huì )產(chǎn)生錫珠.

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

2.3、印刷與貼片

2.3.1、在焊錫膏的印刷工藝中,由于模板與焊盤(pán)對中會(huì )發(fā)生偏移,若偏移過(guò)大則會(huì )導致焊錫膏浸流到焊盤(pán)外,加熱后容易出現錫珠.此外印刷工作環(huán)境不好也會(huì )導致錫珠的生成,理想的印刷環(huán)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(dòng)現象.改善印刷工作環(huán)境.

2.3.2、貼片過(guò)程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項重要原因,卻往往不引起人們的注意.部分貼片機Z軸頭是依據元件的厚度來(lái)定位的,如Z軸高度調節不當,會(huì )引起元件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤(pán)外的現象,這部分焊錫膏會(huì )在焊接時(shí)形成錫珠.這種情況下產(chǎn)生的錫珠尺寸稍大.

解決辦法:重新調節貼片機的Z軸高度.

2.3.3、模板的厚度與開(kāi)口尺寸.模板厚度與開(kāi)口尺寸過(guò)大,會(huì )導致焊錫膏用量增大,也會(huì )引起焊錫膏漫流到焊盤(pán)外,特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的摸板.

解決辦法:選用適當厚度的模板和開(kāi)口尺寸的設計,一般模板開(kāi)口面積為焊盤(pán)尺寸的90℅.

芯吸現象

芯吸現象又稱(chēng)抽芯現象,是常見(jiàn)焊接缺陷之一,多見(jiàn)于氣相再流焊.芯吸現象使焊料脫離焊盤(pán)而沿引腳上行到引腳與芯片本體之間,通常會(huì )形成嚴重的虛焊現象.產(chǎn)生的原因只要是由于元件引腳的導熱率大,故升溫迅速,以致焊料優(yōu)先濕潤引腳,焊料與引腳之間的濕潤力遠大于焊料與焊盤(pán)之間的濕潤力,此外引腳的上翹更會(huì )加劇芯吸現象的發(fā)生.

解決辦法:

3.1、對于氣相再流焊應將SMA首先充分預熱后再放入氣相爐中;

3.2、應認真檢查PCB焊盤(pán)的可焊性,可焊性不好的PCB不能用于生產(chǎn);

3.3、充分重視元件的共面性,對共面性不好的器件也不能用于生產(chǎn).

在紅外再流焊中,PCB基材與焊料中的有機助焊劑是紅外線(xiàn)良好的吸收介質(zhì),而引腳卻能部分反射紅外線(xiàn),故相比而言焊料優(yōu)先熔化,焊料與焊盤(pán)的濕潤力就會(huì )大于焊料與引腳之間的濕潤力,故焊料不會(huì )沿引腳上升,從而發(fā)生芯吸現象的概率就小得多.

橋連

橋連是SMT生產(chǎn)中常見(jiàn)的缺陷之一,它會(huì )引起元件之間的短路,遇到橋連必須返修.引起橋連的原因很多主要有:

4.1、焊錫膏的質(zhì)量問(wèn)題.

4.1.1、焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時(shí)間過(guò)久,易出現金屬含量增高,導致IC引腳橋連;

4.1.2、焊錫膏粘度低,預熱后漫流到焊盤(pán)外;

4.1.3、焊錫膏塔落度差,預熱后漫流到焊盤(pán)外;

解決辦法:調整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏.

4.2、印刷系統

4.2.1、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(pán)外,尤其是細間距QFP焊盤(pán);

4.2.2、模板窗口尺寸與厚度設計不對以及PCB焊盤(pán)設計Sn-pb合金鍍層不均勻,導致焊錫膏偏多.

解決方法:調整印刷機,改善PCB焊盤(pán)涂覆層;

4.3、貼放壓力過(guò)大,焊錫膏受壓后滿(mǎn)流是生產(chǎn)中多見(jiàn)的原因.另外貼片精度不夠會(huì )使元件出現移位、IC引腳變形等.

4.4、再流焊爐升溫速度過(guò)快,焊錫膏中溶劑來(lái)不及揮發(fā).

解決辦法:調整貼片機Z軸高度及再流焊爐升溫速度.

波峰焊質(zhì)量缺陷及解決辦法

5.1、拉尖是指在焊點(diǎn)端部出現多余的針狀焊錫,這是波峰焊工藝中特有的缺陷.

產(chǎn)生原因:PCB傳送速度不當,預熱溫度低,錫鍋溫度低,PCB傳送傾角小,波峰不良,焊劑失效,元件引線(xiàn)可焊性差.

解決辦法:調整傳送速度到合適為止,調整預熱溫度和錫鍋溫度,調整PCB傳送角度,優(yōu)選噴嘴,調整波峰形狀,調換新的焊劑并解決引線(xiàn)可焊性問(wèn)題.

5.2、虛焊產(chǎn)生原因:元器件引線(xiàn)可焊性差,預熱溫度低,焊料問(wèn)題,助焊劑活性低,焊盤(pán)孔太大,引制板氧化,板面有污染,傳送速度過(guò)快,錫鍋溫度低.

解決辦法:解決引線(xiàn)可焊性,調整預熱溫度,化驗焊錫的錫和雜質(zhì)含量,調整焊劑密度,設計時(shí)減少焊盤(pán)孔,清除PCB氧化物,清洗板面,調整傳送速度,調整錫鍋溫度.

5.3、錫薄產(chǎn)生的原因:元器件引線(xiàn)可焊性差,焊盤(pán)太大(需要大焊盤(pán)除外),焊盤(pán)孔太大,焊接角度太大,傳送速度過(guò)快,錫鍋溫度高,焊劑涂敷不均,焊料含錫量不足.

解決辦法:解決引線(xiàn)可焊性,設計時(shí)減少焊盤(pán)及焊盤(pán)孔,減少焊接角度,調整傳送速度,調整錫鍋溫度,檢查預涂焊劑裝置,化驗焊料含量.

5.4、漏焊產(chǎn)生原因:引線(xiàn)可焊性差,焊料波峰不穩,助焊劑失效或噴涂不均,PCB局部可焊性差,傳送鏈抖動(dòng),預涂焊劑和助焊劑不相溶,工藝流程不合理.

解決辦法:解決引線(xiàn)可焊性,檢查波峰裝置,更換焊劑,檢查預涂焊劑裝置,解決PCB可焊性(清洗或退貨),檢查調整傳動(dòng)裝置,統一使用焊劑,調整工藝流程.

5.5、焊接后印制板阻焊膜起泡

SMA在焊接后會(huì )在個(gè)別焊點(diǎn)周?chē)霈F淺綠色的小泡,嚴重時(shí)還會(huì )出現指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響外觀(guān)質(zhì)量,嚴重時(shí)還會(huì )影響性能,這種缺陷也是再流焊工藝中時(shí)常出現的問(wèn)題,但以波峰焊時(shí)為多.

產(chǎn)生原因:阻焊膜起泡的根本原因在于阻焊模與PCB基材之間存在氣體或水蒸氣,這些微量的氣體或水蒸氣會(huì )在不同工藝過(guò)程中夾帶到其中,當遇到焊接高溫時(shí),氣體膨脹而導致阻焊膜與PCB基材的分層,焊接時(shí),焊盤(pán)溫度相對較高,故氣泡首先出現在焊盤(pán)周?chē)?

下列原因之一均會(huì )導致PCB夾帶水氣:

5.5.1、PCB在加工過(guò)程中經(jīng)常需要清洗、干燥后再做下道工序,如腐刻后應干燥后再貼阻焊膜,若此時(shí)干燥溫度不夠,就會(huì )夾帶水汽進(jìn)入下道工序,在焊接時(shí)遇高溫而出現氣泡.

5.5.2、PCB加工前存放環(huán)境不好,濕度過(guò)高,焊接時(shí)又沒(méi)有及時(shí)干燥處理.

5.5.3、在波峰焊工藝中,現在經(jīng)常使用含水的助焊劑,若PCB預熱溫度不夠,助焊劑中的水汽會(huì )沿通孔的孔壁進(jìn)入到PCB基材的內部,其焊盤(pán)周?chē)紫冗M(jìn)入水汽,遇到焊接高溫后就會(huì )產(chǎn)生氣泡.

解決辦法:

5.5.4、嚴格控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節,購進(jìn)的PCB應檢驗后入庫,通常PCB在260℃溫度下10s內不應出現起泡現象.

5.5.5、PCB應存放在通風(fēng)干燥環(huán)境中,存放期不超過(guò)6個(gè)月;

5.5.6、PCB在焊接前應放在烘箱中在(120±5)℃溫度下預烘4小時(shí).

5.5.7、波峰焊中預熱溫度應嚴格控制,進(jìn)入波峰焊前應達到100～140℃,如果使用含水的助焊劑,其預熱溫度應達到110～145℃,確保水汽能揮發(fā)完.

SMA焊接后PCB基板上起泡

SMA焊接后出現指甲大小的泡狀物,主要原因也是PCB基材內部夾帶了水汽,特別是多層板的加工.因為多層板由多層環(huán)氧樹(shù)脂半固化片預成型再熱壓后而成,若環(huán)氧樹(shù)脂半固化片存放期過(guò)短,樹(shù)脂含量不夠,預烘干去除水汽去除不干凈,則熱壓成型后很容易夾帶水汽.也會(huì )因半固片本身含膠量不夠,層與層之間的結合力不夠而留下氣泡.此外,PCB購進(jìn)后,因存放期過(guò)長(cháng),存放環(huán)境潮濕,貼片生產(chǎn)前沒(méi)有及時(shí)預烘,受潮的PCB貼片后也易出現起泡現象.

解決辦法:PCB購進(jìn)后應驗收后方能入庫;PCB貼片前應在(120±5)℃溫度下預烘4小時(shí).

IC引腳焊接后開(kāi)路或虛焊

產(chǎn)生原因:

7.1、共面性差,特別是FQFP器件,由于保管不當而造成引腳變形,如果貼片機沒(méi)有檢查共面性的功能,有時(shí)不易被發(fā)現.

7.2、引腳可焊性不好,IC存放時(shí)間長(cháng),引腳發(fā)黃,可焊性不好是引起虛焊的主要原因.

7.3、焊錫膏質(zhì)量差,金屬含量低,可焊性差,通常用于FQFP器件焊接的焊錫膏,金屬含量應不低于90%.

7.4、預熱溫度過(guò)高,易引起IC引腳氧化,使可焊性變差.

7.5、印刷模板窗口尺寸小,以致焊錫膏量不夠.

解決辦法:

7.6、注意器件的保管,不要隨便拿取元件或打開(kāi)包裝.

7.7、生產(chǎn)中應檢查元器件的可焊性,特別注意IC存放期不應過(guò)長(cháng)(自制造日期起一年內),保管時(shí)應不受高溫、高濕.]

7.8、仔細檢查模板窗口尺寸,不應太大也不應太小,并且注意與PCB焊盤(pán)尺寸相配套.