回流焊的品質(zhì)受諸多因素的影響,最重要的因素是電子生產(chǎn)加工過(guò)程中回流焊爐的溫度曲線(xiàn)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(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回流焊質(zhì)量的關(guān)鍵,焊錫膏、模板與印刷三個(gè)因素均能影響焊錫膏印刷的質(zhì)量。
1、立碑現象
回流焊中,片式元器件常出現立起的現象,稱(chēng)為立碑,又稱(chēng)為吊橋、曼哈頓現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,從而導致立碑現象的發(fā)生。
下列情形均會(huì )導致回流焊時(shí)元器件兩邊的潤濕力不平衡。
2、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 )引起元器件兩邊的潤濕力不平衡。
元器件的兩邊焊盤(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
PCB表面各處的溫差過(guò)大以致元器件焊盤(pán)兩邊吸熱不均勻;
大型器件QFP、BGA、散熱器周?chē)男⌒推皆骷副P(pán)兩端會(huì )出現溫度不均勻現象。
解決辦法:改善焊盤(pán)設計與布局
3、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(pán)潤濕力不平衡。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,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,特別是模板的窗口尺寸。
4、貼片
Z軸方向受力不均勻,會(huì )導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)間差而導致兩邊的潤濕力不平衡。元器件偏離焊盤(pán)會(huì )直接導致立碑。
解決方法:調節貼片機工藝參數。
5、爐溫曲線(xiàn)
對PCB加熱的工作曲線(xiàn)不正確,以致板面上溫差過(guò)大,通?;亓骱笭t爐體過(guò)短和溫區太少就會(huì )出現這些缺陷。
解決方法:根據每種產(chǎn)品調節好適當的溫度曲線(xiàn)。
6、N2回流焊中的氧濃度。
采用N2保護回流焊會(huì )增加焊料的潤濕力,但越來(lái)越多的報導說(shuō)明,在氧含量過(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)×10-6mg/m3左右最為適宜。
7、錫珠
錫珠是回流焊常見(jiàn)的缺陷之一,其原因是多方面的,不僅影響到外觀(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。
8、溫度曲線(xiàn)不正確。
回流焊曲線(xiàn)可以分為四個(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(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)。
9、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(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。
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),沒(méi)有確?;謴蜁r(shí)間,故會(huì )導致水蒸氣的進(jìn)入;此外,焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒(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。
10、印刷與貼片
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。
貼片過(guò)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(lái)定位的,如Z軸高度調節不當,會(huì )引起元器件貼到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。
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)腐蝕方法制造的模板。
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%,會(huì )改善錫珠情況。
11、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)于氣相回流焊中。芯吸現象是焊料脫離焊盤(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(pán)之間的潤濕力此外,引腳的上翹更會(huì )加劇芯吸現象的發(fā)生。
解決辦法:
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(pán)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)。
在紅外回流焊中,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)生芯吸現象的概率就小得多。
12、橋接
橋接是SMT生產(chǎn)中常見(jiàn)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(jiàn)的有以下四種:
1、焊錫膏質(zhì)量問(wèn)題
焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時(shí)間過(guò)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(pán)外;
焊錫膏塌落度差,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。
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(pán)外,多見(jiàn)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(pán)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(pán)涂覆層。
3、貼放
貼放壓力過(guò)大,焊錫膏受壓后漫流是生產(chǎn)中多見(jiàn)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(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軸高度及回流焊爐升溫速度。
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