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控制SMT焊接幾種缺陷方式的解析
作者:干博士 專業防潮箱廠家    發布于:2012-07-09 20:18:36    文字:【】【】【
摘要: 表面組裝技術在減小電子產品體積、重量和提高可靠性等方面的突出優點,迎合了未來制造技術的要求。但是,要制定和選擇適用于具體產品的表面組裝工藝不是簡單的事情,因為SMT技術是涉及了多項技術的復雜的系統工程,其中任何一項因素的改變均會影響電子產品的焊接質量。

1、引言
    表面組裝技術在減小電子產品體積、重量和提高可靠性等方面的突出優點,迎合了未來制造技術的要求。但是,要制定和選擇適用于具體產品的表面組裝工藝不是簡單的事情,因為SMT技術是涉及了多項技術的復雜的系統工程,其中任何一項因素的改變均會影響電子產品的焊接質量。元器件焊點的焊接質量是直接影響印制電路組件(PWA)乃至整機質量的關鍵因素。它受許多參數的影響,如焊膏、基板、元器件可焊性、絲印、貼裝精度以及焊接工藝等。我們在進行SMT工藝研究和生產中,深知合理的表面組裝工藝技術在控制和提高SMT生產質量中起到至關重要的作用。本文就針對所遇到的幾種典型焊接缺陷產生機理進行分析,并提出相應的解決方案。

    2、幾種典型焊接缺陷及解決措施

    2.1 波峰焊和回流焊中的錫球

    錫球的存在表明工藝不完全正確,而且電子產品存在短路的危險,因此需要排除。國際上對錫球存在認可標準是:印制電路組件在600范圍內不能出現超過5個錫球。產生錫球的原因有多種,需要找到問題根源。

    2.1.1 波峰焊中的錫球

    波峰焊中常常出現錫球,主要原因有兩方面:第一,焊接印制板時,印制板上通孔附近的水分因受熱而變成蒸汽。如果孔壁金屬鍍層較薄或有空隙,水汽就會通過孔壁排除,如果孔內有焊料,當焊料凝固時水汽就會在焊料內產生空隙(針眼),或擠出焊料在印制板正面產生錫球。第二,在印制板反面(即接觸波峰的一面)產生的錫球是由于波峰焊接中一些工藝參數設置不當而造成的。如果助焊劑涂覆量增加或預熱溫度設置過低,就可能影響焊劑內組成成分的蒸發,在印制板進入波峰時,多余的焊劑受高溫蒸發,從錫槽中濺出來,在印制板面上產生不規則的焊料球。針對上述兩個原因,我們采取以下相應的解決措施:第一,通孔內適當厚度的金屬鍍層是很關鍵的,孔壁上的銅鍍層最小應為25um,而且無空隙。第二,使用噴霧或發泡式涂覆助焊劑。發泡方式中,在調節助焊劑的空氣含量時,應保持盡可能產生最小的氣泡,泡沫與PCB接觸面相對減小。第三,波峰焊機預熱區溫度的設置應使線路板頂面的溫度達到至少100°C。適當的預熱溫度不僅可消除焊料球,而且可以避免線路板受到熱沖擊而變形。

    2.1.2 回流焊中的錫球

    2.1.2.1 回流焊中錫球形成的機理

    回流焊接中出的錫球,常常藏于矩形片式元件兩端之間的側面或細距引腳之間。在元件貼裝過程中,焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤之間,隨著印制板穿過回流焊爐,焊膏熔化變成液體,如果與焊盤和器件引腳等潤濕不良,液態焊錫會因收縮而使焊縫填充不充分,所有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態焊錫會從焊縫流出,形成錫球。因此,焊錫與焊盤和器件引腳潤濕性差是導致錫球形成的根本原因。

   2.1.2.2 原因分析與控制方法

    造成焊錫潤濕性差的原因很多,以下主要分析與相關工藝有關的原因及解決措施:

    a)回流溫度曲線設置不當。焊膏的回流是溫度與時間的函數,如果未到達足夠的溫度或時間,焊膏就不會回流。預熱區溫度上升速度過快,達到平頂溫度的時間過短,使焊膏內部的水分、溶劑未完全揮發出來,到達回流焊溫區時,引起水分、溶劑沸騰,濺出焊錫球。實踐證明,將預熱區溫度的上升速度控制在1~4°C/s是較理想的。

    b)如果總在同一位置上出現焊球,就有必要檢查金屬板設計結構。模板開口尺寸腐蝕精度達不到要求,對于焊盤大小偏大,以及表面材質較軟(如銅模板),造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰,互相橋連,這種情況多出現在對細間距器件的焊盤漏印時,回流焊后必然造成引腳間大量錫珠的產生。因此,應針對焊盤圖形的不同形狀和中心距,選擇適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷質量。

    c)如果在貼片至回流焊的時間過長,則因焊膏中焊料粒子的氧化,焊劑變質、活性降低,會導致焊膏不回流,焊球則會產生。選用工作壽命長一些的焊膏(我們認為至少4小時),則會減輕這種影響。

    d)另外,焊膏印錯的印制板清洗不充分,使焊膏殘留于印制板表面及通孔中。回流焊之前,被貼放的元器件重新對準、貼放,使漏印焊膏變形。這也是造成焊球的原因。

    因此,應加強操作者和工藝人員在生產過程的責任心,嚴格遵照工藝要求和操作規程行生產,加強工藝過程的質量控制。(第一頁完)

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