回流焊的產(chǎn)品質(zhì)量受眾多要素的影響到:
影響到產(chǎn)品質(zhì)量最核心的的要素是電子器件生產(chǎn)制造加工過程中回流焊爐的溫度曲線及焊錫膏的成份珍數(shù)。
如今常見的高性能回流焊爐,已能較為便捷地精準操縱、調(diào)節(jié)溫度曲線,比較之下,在高密度與微型化的發(fā)展趨勢中,焊錫膏的印刷就變成回流焊產(chǎn)品質(zhì)量的核心,焊錫膏、模版與印刷3個要素均能影響到焊錫膏印刷的產(chǎn)品質(zhì)量。
①.焊錫膏問題
盡管回流焊的焊接材料是商業(yè)化的焊錫膏,可以保證 正確的成分,一般 不容易滲入雜質(zhì)殘渣,可是焊錫膏產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,有時候也很有可能會碰到焊錫膏產(chǎn)品質(zhì)量過低的問題。
焊錫膏中金屬材料的含量一般 在(90±0.5)%,金屬材料的含量過低會造成助焊劑成份過多,因此量過大的助焊劑會因為提前預熱環(huán)節(jié)不容易揮發(fā)而造成飛珠。
焊錫膏中蒸汽和氧含量提升也會造成飛珠。由于焊錫膏一般 冷藏,當從冰柜中拿出時,沒有保證 恢復正常時間,故會造成蒸汽的進入;除此之外,焊錫膏瓶的外蓋每一次應用后需蓋緊,若沒有立即蓋嚴,也會造成蒸汽的進到。
放到模版上印刷的焊錫膏在完工后,剩余的部分應再行處理,若再放入原先瓶中,會造成瓶中焊錫膏質(zhì)變,也會形成錫珠。
解決方案:特別注意焊錫膏的存放與應用要求,挑選高品質(zhì)的焊錫膏。
②.焊層設計與布局不合理性。
假如焊層設計與布局有下列缺陷,可能造成電子器件兩側的潤濕力不平衡。
電子器件的兩側焊層其一與地線相互連接或有一面焊層面積過大,焊層兩邊熱容量不勻稱
PCB表層各部的溫度差過大以至電子器件焊層兩側吸熱不勻稱;
大中型元器件QFP、BGA、散熱器周邊的中小型片式電子器件焊層兩邊會出現(xiàn)溫度不勻稱狀況。
解決方案:改進焊層設計與布局
③.焊錫膏與焊錫膏印刷。
焊錫膏的活性不太高或電子器件的可焊性差,焊錫膏熔融后,界面張力不同,一樣會造成焊層潤濕力不平衡。兩焊層的焊錫膏印刷量不勻稱,多的一面會因為焊錫膏吸熱量增加,熔融時間滯后,以至潤濕力不平衡。
解決方案:選用活性較高的焊錫膏,改進焊錫膏印刷參數(shù),特別是模版的窗口尺寸。
④ . 溫度曲線不正確。
回流焊曲線可以分為四個區(qū)段,分別是預熱、保溫、再流和冷卻。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(qū)太少就會出現(xiàn)這些缺陷。預熱、保溫的目的是為了使PCB表面溫度在60-90s內(nèi)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(fā),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。
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(xiàn)在片式元器件一側,常為一個獨立的大球狀;另一類出現(xiàn)在IC引腳四周,呈分散的小珠狀。
解決辦法:注意升溫速率,根據(jù)每種產(chǎn)品調(diào)節(jié)好適當?shù)臏囟惹€,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(fā)。
⑤ . 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(fā)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(xiàn)錫珠。此外,印刷工作環(huán)境不好也會導致錫珠的生成,理想的印刷環(huán)境溫度為(25±3)℃,相對濕度為50%~65%。
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(jù)元器件的厚度來定位的,如Z軸高度調(diào)節(jié)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(xiàn)象,這部分焊錫膏會在焊接時形成錫珠。這種情況下產(chǎn)生的錫珠尺寸稍大。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。
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。
解決方法:仔細調(diào)整模板的裝夾,防止松動現(xiàn)象;改善印刷工作環(huán)境,調(diào)節(jié)貼片機工藝參數(shù),重新調(diào)節(jié)貼片機的Z軸高度,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。
⑥ . 立碑現(xiàn)象
回流焊中,片式元器件常出現(xiàn)立起的現(xiàn)象,稱為立碑,又稱為吊橋、曼哈頓現(xiàn)象這是在回流焊工藝中經(jīng)常發(fā)生的一種缺陷。
產(chǎn)生原因:立碑現(xiàn)象發(fā)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(xiàn)象的發(fā)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。
⑦ . 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(fā)生立碑的現(xiàn)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。
⑧ . 芯吸現(xiàn)象
芯吸現(xiàn)象又稱抽芯現(xiàn)象,是常見焊接缺陷之一,多見于氣相回流焊中。芯吸現(xiàn)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(xiàn)象。
產(chǎn)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(yōu)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(xiàn)象的發(fā)生。(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(zhì),而引腳卻能部分反射紅外線,故相比而言焊料優(yōu)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(fā)生芯吸現(xiàn)象的概率就小得多。)
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(chǎn);
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(chǎn)。
⑨ . 橋接現(xiàn)象
橋接是SMT生產(chǎn)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.印刷系統(tǒng)。
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(chǎn);
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(diào)整印刷機,改善PCB焊盤涂覆層。
2.預熱。
回流焊爐升溫速度過快,焊錫膏中溶劑來不及揮發(fā)。
解決辦法:調(diào)整貼片機Z軸高度及回流焊爐升溫速度。
3.貼放。
貼放壓力過大,焊錫膏受壓后漫流是生產(chǎn)中多見的原因。另外,貼片精度不夠,元器件出現(xiàn)移位,IC引腳變形等也易導致橋接。
4.焊錫膏質(zhì)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(xiàn)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(diào)整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏。
影響到產(chǎn)品質(zhì)量最核心的的要素是電子器件生產(chǎn)制造加工過程中回流焊爐的溫度曲線及焊錫膏的成份珍數(shù)。
如今常見的高性能回流焊爐,已能較為便捷地精準操縱、調(diào)節(jié)溫度曲線,比較之下,在高密度與微型化的發(fā)展趨勢中,焊錫膏的印刷就變成回流焊產(chǎn)品質(zhì)量的核心,焊錫膏、模版與印刷3個要素均能影響到焊錫膏印刷的產(chǎn)品質(zhì)量。
①.焊錫膏問題
盡管回流焊的焊接材料是商業(yè)化的焊錫膏,可以保證 正確的成分,一般 不容易滲入雜質(zhì)殘渣,可是焊錫膏產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,有時候也很有可能會碰到焊錫膏產(chǎn)品質(zhì)量過低的問題。
焊錫膏中金屬材料的含量一般 在(90±0.5)%,金屬材料的含量過低會造成助焊劑成份過多,因此量過大的助焊劑會因為提前預熱環(huán)節(jié)不容易揮發(fā)而造成飛珠。
焊錫膏中蒸汽和氧含量提升也會造成飛珠。由于焊錫膏一般 冷藏,當從冰柜中拿出時,沒有保證 恢復正常時間,故會造成蒸汽的進入;除此之外,焊錫膏瓶的外蓋每一次應用后需蓋緊,若沒有立即蓋嚴,也會造成蒸汽的進到。
放到模版上印刷的焊錫膏在完工后,剩余的部分應再行處理,若再放入原先瓶中,會造成瓶中焊錫膏質(zhì)變,也會形成錫珠。
解決方案:特別注意焊錫膏的存放與應用要求,挑選高品質(zhì)的焊錫膏。
②.焊層設計與布局不合理性。
假如焊層設計與布局有下列缺陷,可能造成電子器件兩側的潤濕力不平衡。
電子器件的兩側焊層其一與地線相互連接或有一面焊層面積過大,焊層兩邊熱容量不勻稱
PCB表層各部的溫度差過大以至電子器件焊層兩側吸熱不勻稱;
大中型元器件QFP、BGA、散熱器周邊的中小型片式電子器件焊層兩邊會出現(xiàn)溫度不勻稱狀況。
解決方案:改進焊層設計與布局
③.焊錫膏與焊錫膏印刷。
焊錫膏的活性不太高或電子器件的可焊性差,焊錫膏熔融后,界面張力不同,一樣會造成焊層潤濕力不平衡。兩焊層的焊錫膏印刷量不勻稱,多的一面會因為焊錫膏吸熱量增加,熔融時間滯后,以至潤濕力不平衡。
解決方案:選用活性較高的焊錫膏,改進焊錫膏印刷參數(shù),特別是模版的窗口尺寸。
④ . 溫度曲線不正確。
回流焊曲線可以分為四個區(qū)段,分別是預熱、保溫、再流和冷卻。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(qū)太少就會出現(xiàn)這些缺陷。預熱、保溫的目的是為了使PCB表面溫度在60-90s內(nèi)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(fā),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。
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(xiàn)在片式元器件一側,常為一個獨立的大球狀;另一類出現(xiàn)在IC引腳四周,呈分散的小珠狀。
解決辦法:注意升溫速率,根據(jù)每種產(chǎn)品調(diào)節(jié)好適當?shù)臏囟惹€,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(fā)。
⑤ . 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(fā)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(xiàn)錫珠。此外,印刷工作環(huán)境不好也會導致錫珠的生成,理想的印刷環(huán)境溫度為(25±3)℃,相對濕度為50%~65%。
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(jù)元器件的厚度來定位的,如Z軸高度調(diào)節(jié)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(xiàn)象,這部分焊錫膏會在焊接時形成錫珠。這種情況下產(chǎn)生的錫珠尺寸稍大。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。
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。
解決方法:仔細調(diào)整模板的裝夾,防止松動現(xiàn)象;改善印刷工作環(huán)境,調(diào)節(jié)貼片機工藝參數(shù),重新調(diào)節(jié)貼片機的Z軸高度,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。
⑥ . 立碑現(xiàn)象
回流焊中,片式元器件常出現(xiàn)立起的現(xiàn)象,稱為立碑,又稱為吊橋、曼哈頓現(xiàn)象這是在回流焊工藝中經(jīng)常發(fā)生的一種缺陷。
產(chǎn)生原因:立碑現(xiàn)象發(fā)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(xiàn)象的發(fā)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。
⑦ . 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(fā)生立碑的現(xiàn)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。
⑧ . 芯吸現(xiàn)象
芯吸現(xiàn)象又稱抽芯現(xiàn)象,是常見焊接缺陷之一,多見于氣相回流焊中。芯吸現(xiàn)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(xiàn)象。
產(chǎn)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(yōu)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(xiàn)象的發(fā)生。(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(zhì),而引腳卻能部分反射紅外線,故相比而言焊料優(yōu)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(fā)生芯吸現(xiàn)象的概率就小得多。)
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(chǎn);
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(chǎn)。
⑨ . 橋接現(xiàn)象
橋接是SMT生產(chǎn)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.印刷系統(tǒng)。
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(chǎn);
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(diào)整印刷機,改善PCB焊盤涂覆層。
2.預熱。
回流焊爐升溫速度過快,焊錫膏中溶劑來不及揮發(fā)。
解決辦法:調(diào)整貼片機Z軸高度及回流焊爐升溫速度。
3.貼放。
貼放壓力過大,焊錫膏受壓后漫流是生產(chǎn)中多見的原因。另外,貼片精度不夠,元器件出現(xiàn)移位,IC引腳變形等也易導致橋接。
4.焊錫膏質(zhì)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(xiàn)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(diào)整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏。