波峰焊和回流焊典型焊接缺陷及解决措施

1、波峰焊和回流焊典型焊接缺陷及解决措施1、波峰焊和回流焊中的锡球锡球的存在表明工艺不完全正确，而且电子产品存在短路的危险，因此需要排除。国际上对锡球存在认可标准是：印刷电路组件在600范围内不能出现超过5个锡球。产生锡球的原因有多种，需要找到问题根源。1、1波峰焊中锡球 波峰焊中常常出现锡球主要原因有两方面：第一，由于焊接印刷板时，印刷板上的通孔附近的水分受热而变成蒸汽。如果孔壁金属镀层较薄或有空隙，水汽就会通过孔壁排除，如果孔内有焊料，当焊料凝固时水汽就会在焊料内产生空隙（针眼），或挤出焊料在印制板正面产生锡球。第二。在印制板反面（即接触波峰的一面）产生的锡球是由于波峰焊接中一些工艺参数设置不

2、当而造成的。如果助焊剂涂覆量增加或预热温度设置过低，就可能影响焊剂内组成成分的蒸发，在印制板进入波峰时，多余的焊剂受高温蒸发，将焊料从锡槽中溅出来，在印制板面上产生不规则的焊料球。 针对上述两面原因，我们采取以下相应的解决措施：第一，通孔内适当厚度的金属镀层是很关键的，孔壁上的铜镀层最小应为25um，面且无空隙。第二，使用喷雾或发泡式涂覆助焊剂。发泡方式中，在调节助焊剂的空气含量时，应保持尽可能产生最小的气泡，泡沫与PCB接触面相对减小。第三，波峰焊机预热区温度的设置应使线路板顶面的温度达到至少100摄氏度。适当的预热温度不仅可消除焊料球，面且避免线路板受到热冲击面变形。1、2回流焊中的锡球

3、1、2、1回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式组件两端之间的侧面或细距引脚之间。在组件贴装过程中，焊膏被置于片式组件的引脚与焊盘这间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩面使焊缝充不充分，所有焊料颗粒不能合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。1、2、2原因分析与控制方法 造成焊锡润湿性差的原因很多，以下主要分析与相关的原因及解决措施： ）回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速

4、度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分，溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在14/S是较理想的。 ）如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥边，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。）如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质，活

5、性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（我们认为至少4小时），则会减轻这种影响。）另外，焊膏印错的印刷板清洗不充分，使焊膏残留于印刷板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。2、立片问题（曼哈顿现象）矩形片式组件的一端焊接在焊盘上，面另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因 是组件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。在以下

6、情况会造成组件两端热不均匀：）有缺陷的无件排列方向设计。我们设想在再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化，如图1所示。片式矩形组件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润组件的金属表面，具有液态表面张而另一端未达到183液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的组件端头向上直立。因此，保持组件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持组件位置不变。）在进行汽相焊接时印刷电路组件预热不充分。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在组件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量面熔化焊膏。汽相焊

7、分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217，在生产过程中我们发现，如果被组件预热不充分，经受一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式组件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低箱内以145150的温度预热12分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。）焊盘设计质量的影响。若片式组件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将组件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准

8、规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。3、细间距引脚桥接问题 导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：）漏印的焊膏成型不佳）印制板上有缺陷的细间距引线制作）不恰当的回流焊温度贡线设置等。因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键工序的质量控制入手，尽可能避免桥接隐患。3、1 模板材料的选择SMT工艺质量问题70%出至于印刷这到工序，而模板是必不可少的关键工装，直接影响印刷质量。通常我们使用的模板材料是铜板和不锈钢板，不锈钢与铜板相比有较小的摩擦系数和较高的弹性，因此在其它条件一定的情况下，更有利于焊膏脱模和焊膏成型效果好。通过0.5mm引脚中心距QFP208器件组装试验统计，因铜模板

9、漏印不合格而造成的疵点数占器件总焊点数（208个）的20%左右在其它条件一定的情况下，利用不锈钢模板漏印，造成的疵点率平均为3%。因此，对引脚中心距为0.635mm以下的细间距元器件的印刷，提出必须采用不锈钢板的要求，厚度优选0.15mm0.2mm。3、2丝印过程工艺控制焊膏在进行回流焊之前，若出现坍塌，成型的焊膏图形边不清晰，在贴放元器件或进入回流焊预热区时，由于焊膏中的助焊剂软化，则会造成引脚桥接。焊膏的坍塌是由于使用了不合适的焊膏材料和不宜的环境条件，如较高的室温会造成焊膏坍塌。以丝印工序中，我们通过以下工艺的调整，小心地控制焊膏的流变特性，减少了坍塌。）丝印细间距引线，通常选用厚度较薄

10、的模板，为避免漏印的焊膏量偏少，所需的焊膏粘度应较低，这样焊膏流动性好，易漏印，而且模板与PCB脱模时不易带走焊膏，保证焊膏涂覆量。但同时为了保持焊膏印刷图形的理想形态，又需要较高的焊膏粘度。我们解决这一矛盾的方法是选用4575um的更小粒度和球形颗粒焊膏。如爱法公司的RMA390DH3型焊膏。另外，在丝印时保持适宜的环境温度，焊膏粘度与环境温度的关系式表示如下：logu=A/T+B-(1)式中表示粘度系数A，B表常数T表绝对温度。通过上式可乍出，温度越高，粘度越小。因此，为获得较高的粘度，我们将环境温度控制203。） 刮刀的速度和压力也影响焊膏的流变特性。因为他们决定了焊膏所受的剪切速率和剪

11、切力大小。焊膏粘度与剪切速率的关系如图2所示。在焊膏类型和环境温度较合适的情况下，在刮刀压力一定的情况下，将印刷速度调慢，可以保持焊膏粘度基本不变，这样供给焊膏的时间加长，焊膏量就增多，而且有好的成型。另外，控制脱模速率的减慢和模板与PCB的最小间隙，也会在减少细间距引脚桥接方面起到良好的效果。根据我们使用的SP200型丝印机，我们认为印刷细间距线较理想的工艺参数是：印刷速度保持在10mm25mm/s脱模速率控制在2左右模板与PCB的最小间隙小于等于0.2。3、3回流过程工艺控制细间距引线间距小，焊盘面积小漏印的焊膏量较少，在焊接时，如果红外再流焊的预热区温度较高、时间较长，会将较多的活化剂在达到回流焊峰值温度区域前就被耗尽。然面，只有当在峰