回流焊常見質(zhì)量缺陷及解決措施
日期:2024-04-11 13:50:17 瀏覽量:472 標(biāo)簽: 回流焊
回流焊的質(zhì)量受到多種因素的影響,其中最重要的因素是回流焊爐的溫度曲線和焊錫膏的成分和數(shù)量?,F(xiàn)在,高性能的回流焊爐可以比較容易地精確控制和調(diào)整溫度曲線。在高密度和小型化的趨勢(shì)中,焊錫膏的印刷成為了回流焊質(zhì)量的關(guān)鍵因素。焊錫膏、模板和印刷這三個(gè)因素都會(huì)影響焊錫膏印刷的質(zhì)量。
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(dǎo)致立碑現(xiàn)象的發(fā)生。
下列情形均會(huì)導(dǎo)致回流焊時(shí)元器件兩邊的潤濕力不平衡。
1、焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理。
如果焊盤設(shè)計(jì)與布局有以下缺陷,將會(huì)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(cè)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(huì)出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象。
解決辦法:改善焊盤設(shè)計(jì)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(huì)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(huì)因焊錫膏吸熱量增多,熔化時(shí)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(shù),特別是模板的窗口尺寸。
3、貼片。
Z軸方向受力不均勻,會(huì)導(dǎo)致元器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(dǎo)致兩邊的潤濕力不平衡。元器件偏離焊盤會(huì)直接導(dǎo)致立碑。
解決方法:調(diào)節(jié)貼片機(jī)工藝參數(shù)。
4、爐溫曲線。
對(duì)PCB加熱的工作曲線不正確,以致板面上溫差過大,通常回流焊爐爐體過短和溫區(qū)太少就會(huì)出現(xiàn)這些缺陷。
解決方法:根據(jù)每種產(chǎn)品調(diào)節(jié)好適當(dāng)?shù)臏囟惹€。
5、N2回流焊中的氧濃度。
采用N2保護(hù)回流焊會(huì)增加焊料的潤濕力,但越來越多的報(bào)導(dǎo)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(rèn)為氧含量控制在(100-500)×10-6mg/m3左右最為適宜。
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(huì)引起橋接。
錫珠可分為兩類,一類出現(xiàn)在片式元器件一側(cè),常為一個(gè)獨(dú)立的大球狀;另一類出現(xiàn)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(gè)區(qū)段,分別是預(yù)熱、保溫、再流和冷卻。預(yù)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(shí)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(yù)熱使之有一個(gè)很好的平臺(tái)使溶劑大部分揮發(fā)。
2、焊錫膏的質(zhì)量。
焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)%,金屬含量過低會(huì)導(dǎo)致助焊劑成分過多,因此過多的助焊劑會(huì)因預(yù)熱階段不易揮發(fā)而引起飛珠。
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(dāng)從冰箱中取出時(shí),沒有確?;謴?fù)時(shí)間,故會(huì)導(dǎo)致水蒸氣的進(jìn)入;此外,焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒有及時(shí)蓋嚴(yán),也會(huì)導(dǎo)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(yīng)另行處理,若再放回原來瓶中,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。
3、印刷與貼片
在焊錫膏的印刷工藝中,由于模板與焊盤對(duì)中會(huì)發(fā)生偏移,若偏移過大則會(huì)導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致錫珠的生成,理想的印刷環(huán)境溫度為(25±3)℃,相對(duì)濕度為50%~65%。
解決辦法:仔細(xì)調(diào)整模板的裝夾,防止松動(dòng)現(xiàn)象;改善印刷工作環(huán)境。
貼片過程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項(xiàng)重要原因,往往不易引起人們的注意,部分貼片機(jī)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(dāng),會(huì)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(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(diào)節(jié)貼片機(jī)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(huì)導(dǎo)致焊錫膏用量增大,也會(huì)引起焊錫膏漫流到焊盤外,特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的模板。
解決辦法:選用適當(dāng)厚度的模板和開口尺寸的設(shè)計(jì),一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%,會(huì)改善錫珠情況。
4、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(huì)形成嚴(yán)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(dǎo)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(yuǎn)大于焊料與焊盤之間的潤濕力此外,引腳的上翹更會(huì)加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。
解決辦法:
對(duì)于氣相回流焊,應(yīng)將SMA首先充分預(yù)熱后再放入氣相爐中;
應(yīng)認(rèn)真檢查PCB焊盤的可焊性,可焊性不好的PCB不應(yīng)用于生產(chǎn);
充分重視元器件的共面性,對(duì)共面性不良的器件也不應(yīng)用于生產(chǎn)。
在紅外回流焊中,PCB基材與焊料中的有機(jī)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(huì)大于焊料與引腳之間的潤濕力,故焊料不會(huì)沿引腳上升,從而發(fā)生芯吸現(xiàn)象的概率就小得多。
5、橋接
橋接是SMT生產(chǎn)中常見的缺陷之一,它會(huì)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(zhì)量問題。
焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時(shí)間過久后,易出現(xiàn)金屬含量增高,導(dǎo)致IC引腳橋接;
焊錫膏黏度低,預(yù)熱后漫流到焊盤外;
焊錫膏塌落度差,預(yù)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。
2、印刷系統(tǒng)。
印刷機(jī)重復(fù)精度差,對(duì)位不齊(鋼板對(duì)位不好,PCB對(duì)位不好),致使焊錫膏印刷到焊盤外,多見于細(xì)間距QFP的生產(chǎn);
鋼板窗口尺寸與厚度設(shè)計(jì)不對(duì),以及PCB焊盤設(shè)計(jì)Sn-Pb合金鍍層不均勻,導(dǎo)致焊錫膏量偏多。
解決方法:調(diào)整印刷機(jī),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(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(dǎo)致橋接。
4、預(yù)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(jī)Z軸高度及回流焊爐升溫速度。
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