焊接常见缺陷及解决办法

1、SMT 焊接常见缺陷及解决办法摘要本文对采用 SMT 生产的印制电路组件中出现的几种常见焊接缺陷现象进行了分析，并 总结了一些有效的解决措施。在 SMT 生产过程中，我们都希望基板从贴装工序开始，到焊接工序结束，质量处于零缺陷 状态，但实际上这很难达到。由于 SMT 生产工序较多，不能保证每道工序不出现一点点差 错，因此在 SMT 生产过程中我们会碰到一些焊接缺陷。这些焊接缺陷通常是由多种原因所 造成的， 对于每种缺陷， 我们应分析其产生的根本原因， 这样在消除这些缺陷时才能做到有 的放矢。本文将以一些常见焊接缺陷为例，介绍其产生的原因及排除方法。桥接桥接经常出现在引脚较密的 IC 上或间距较

2、小的片状元件间，这种缺陷在我们的检验标准中 属于重大不良，会严重影响产品的电气性能，所以必须要加以根除。产生桥接的主要原因是由于焊膏过量或焊膏印刷后的错位、塌边。焊膏过量焊膏过量是由于不恰当的模板厚度及开孔尺寸造成的。通常情况下， 我们选择使用 015mm厚度的模板。而开孔尺寸由最小引脚或片状元件间距决定。印刷错位在印刷引脚间距或片状元件间距小于0 65mm 的印制板时，应采用光学定位，基准点设在印制板对角线处。若不采用光学定位，将会因为定位误差产生印刷错位，从而产生桥接。 焊膏塌边造成焊膏塌边的现象有以下三种1印刷塌边焊膏印刷时发生的塌边。 这与焊膏特性， 模板、 印刷参数设定有很大关系：

3、焊膏的粘度较低， 保形性不好，印刷后容易塌边、桥接；模板孔壁若粗糙不平，印出的焊膏也容易发生塌边、 桥接； 过大的刮刀压力会对焊膏产生比较大的冲击力， 焊膏外形被破坏， 发生塌边的概率也 大大增加。对策：选择粘度较高的焊膏；采用激光切割模板；降低刮刀压力。2贴装时的塌边当贴片机在贴装 SOP、 QFP 类集成电路时，其贴装压力要设定恰当压力过大会使焊膏外 形变化而发生塌边。对策：调整贴装压力并设定包含元件本身厚度在内的贴装吸嘴的下降位置。 3焊接加热时的塌边在焊接加热时也会发生塌边。 当印制板组件在快速升温时， 焊膏中的溶剂成分就会挥发出来， 如果挥发速度过快，会将焊料颗粒挤出焊区，形成加热时

4、的塌边。对策：设置适当的焊接温度曲线 （温度、时间 ） ，并要防止传送带的机械振动。 焊锡球焊锡球也是回流焊接中经常碰到的一个问题。 通常片状元件侧面或细间距引脚之间常常出现 焊锡球。焊锡球多由于焊接过程中加热的急速造成焊料的飞散所致。除了与前面提到的印刷错位、 塌边有关外，还与焊膏粘度、焊膏氧化程度、焊料颗粒的粗细（粒度 ）、助焊剂活性等有关。1焊膏粘度 粘度效果较好的焊膏，其粘接力会抵消加热时排放溶剂的冲击力，可以阻止焊膏塌落。2焊膏氧化程度焊膏接触空气后， 焊料颗粒表面可能产生氧化， 而实验证明焊锡球的发生率与焊膏氧化物的 百分率咸正比。一般焊膏的氧化物应控制在0 03 左右，最大值不要

5、超过 015 。3焊料颗粒的粗细焊料颗粒的均匀性不一致，若其中含有大量的20呵以下的粒子，这些粒子的相对面积较大，极易氧化， 最易形成焊锡球。另外在溶剂挥发过程中，也极易将这些小粒子从焊盘上冲 走，增加焊锡球产生的机会。一般要求 25um 以下粒子数不得超过焊料颗粒总数的 5。 4焊膏吸湿这种情况可分为两类： 焊膏使用前从冰箱拿出后立即开盖致使水汽凝结； 再流焊接前干燥不 充分残留溶剂， 焊膏在焊接加热时引起溶剂、 水分的沸腾飞溅， 将焊料颗粒溅射到印制板上 形成焊锡球。根据这两种不同情况，我们可采取以下两种不同措施： (1)焊膏从冰箱中取出，不应立即开盖，而应在室温下回温，待温度稳定后开盖使

6、用。 (2)调整回流焊接温度曲线，使焊膏焊接前得到充分的预热。5助焊剂活性 当助焊剂活性较低时， 也易产生焊锡球。 免洗焊锡的活性一般比松香型和水溶型焊膏的活性 稍低，在使用时应注意其焊锡球的生成情况。6网板开孔合适的模板开孔形状及尺寸也会减少焊锡球的产生。一般地， 模板开孔的尺寸应比相对应焊盘小 10 ，同时推荐采用如图 3 列举的一些模板开孔设计。7印制板清洗印制板印错后需清洗， 若清洗不干净， 印制板表面和过孔内就会有残余的焊膏， 焊接时就会 形成焊锡球。 因此要加强操作员在生产过程中的责任心， 严格按照工艺要求进行生产， 加强 工艺过程的质量控制。立碑在表面贴装工艺的回流焊接过程中，贴

7、片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷，如图4，人们形象地称之为“立碑”现象 (也有人称之为“曼哈顿”现象)。“立碑”现象常发生在 CHIP 元件 (如贴片电容和贴片电阻 )的回流焊接过程中，元件体积越 小越容易发生。特别是 1005 或更小钓 0603 贴片元件生产中，很难消除“立碑”现象。 “立碑”现象的产生是由于元件两端焊盘上的焊膏在回流熔化时， 元件两个焊端的表面张力 不平衡， 张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转而致。 造成张力不平衡的因素也很多， 下面 将就一些主要因素作简要分析。1预热期当预热温度设置较低、 预热时间设置较短， 元件两端焊膏不同时熔化的概率就大大增加， 从 而导致两端张力不

8、平衡形成“立碑”，因此要正确设置预热期工艺参数。根据我们的经验， 预热温度一般150+10 C,时间为60-90秒左右。2.焊盘尺寸 设计片状电阻、 电容焊盘时， 应严格保持其全面的对称性， 即焊盘图形的形状与尺寸应完全 一致， 以保证焊膏熔融时，作用于元件上焊点的合力为零，以利于形成理想的焊点。设计是 制造过程的第一步， 焊盘设计不当可能是元件竖立的主要原因。 具体的焊盘设计标准可参阅 IPC-782 表面贴装设计与焊盘布局标准入事实上，超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊 锡湿润过程中滑动，从而导致把元件拉出焊盘的一端。对于小型片状元件， 为元件的一端设计不同的焊盘尺寸， 或者将焊盘的一端连

9、接到地线板上， 也可能导致元件竖立。不同焊盘尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盘加热和锡膏流动时间。 在回流期间， 元件简直是飘浮在液体的焊锡上， 当焊锡固化时达到其最终位置。 焊盘上不同 的湿润力可能造成附着力的缺乏和元件的旋转。 在一些情况中， 延长液化温度以上的时间可 以减少元件竖立。3焊膏厚度 当焊膏厚度变小时，立碑现象就会大幅减小。这是由于： (1) 焊膏较薄，焊膏熔化时的表面 张力随之减小。 (2) 焊膏变薄，整个焊盘热容量减小，两个焊盘上焊膏同时熔化的概率大大 增加。焊膏厚度是由模板厚度决定的，表 2 是使用 o 1mm 与 02mm 厚模板的立碑现 象比较，采用的是 1608 元件。一般在使用 1608 以下元件时，推荐采用 0 15mm 以下模 板。4.贴装偏移一般情况下， 贴装时产生的元件偏移， 在回流过程中会由于焊膏熔化时的表面张力拉动元件 而自动纠正 ,我们称之为“自适应”，但偏移严重，拉动反而会使元件立起产生“立碑”现 象。这是因为： (1) 与元件接触较多的焊锡端得到更多热容量，从而先熔化。(2) 元件两端与焊膏的粘力不同。所以应调整好元件的贴片精度，避免产生较大的贴片偏差。5 元件重量较轻的元件“立碑”现象的发生率较高， 这是因为不均衡的张力可以很容易地拉动元件。 所 以在选取元件时如