回流焊常見質量缺陷及解決措施
日期:2024-04-11 13:50:17 瀏覽量:539 標簽: 回流焊
回流焊的質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量。現在,高性能的回流焊爐可以比較容易地精確控制和調整溫度曲線。在高密度和小型化的趨勢中,焊錫膏的印刷成為了回流焊質量的關鍵因素。焊錫膏、模板和印刷這三個因素都會影響焊錫膏印刷的質量。
立碑現象
回流焊中,片式元器件常出現立起的現象,稱為立碑,又稱為吊橋、曼哈頓現象這是在回流焊工藝中經常發生的一種缺陷。
產生原因:立碑現象發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生。
下列情形均會導致回流焊時元器件兩邊的潤濕力不平衡。
1、焊盤設計與布局不合理。
如果焊盤設計與布局有以下缺陷,將會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出現溫度不均勻現象。
解決辦法:改善焊盤設計與布局
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,多的一邊會因焊錫膏吸熱量增多,熔化時間滯后,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。
3、貼片。
Z軸方向受力不均勻,會導致元器件浸入到焊錫膏中的深度不均勻,熔化時會因時間差而導致兩邊的潤濕力不平衡。元器件偏離焊盤會直接導致立碑。
解決方法:調節貼片機工藝參數。
4、爐溫曲線。
對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太少就會出現這些缺陷。
解決方法:根據每種產品調節好適當的溫度曲線。
5、N2回流焊中的氧濃度。
采用N2保護回流焊會增加焊料的潤濕力,但越來越多的報導說明,在氧含量過低的情況下發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。
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引起橋接。
錫珠可分為兩類,一類出現在片式元器件一側,常為一個獨立的大球狀;另一類出現在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,避免回流焊時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,并采取適中的預熱使之有一個很好的平臺使溶劑大部分揮發。
2、焊錫膏的質量。
焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)%,金屬含量過低會導致助焊劑成分過多,因此過多的助焊劑會因預熱階段不易揮發而引起飛珠。
焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會引起飛珠。由于焊錫膏通常冷藏,當從冰箱中取出時,沒有確保恢復時間,故會導致水蒸氣的進入;此外,焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒有及時蓋嚴,也會導致水蒸氣的進入。
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,若再放回原來瓶中,會引起瓶中焊錫膏變質,也會產生錫珠。
解決辦法:選擇優質的焊錫膏,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,由于模板與焊盤對中會發生偏移,若偏移過大則會導致焊錫浸流到焊盤外,加熱后容易出現錫珠。此外,印刷工作環境不好也會導致錫珠的生成,理想的印刷環境溫度為(25±3)℃,相對濕度為50%~65%。
解決辦法:仔細調整模板的裝夾,防止松動現象;改善印刷工作環境。
貼片過程中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定位的,如Z軸高度調節不當,會引起元器件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現象,這部分焊錫膏會在焊接時形成錫珠。這種情況下產生的錫珠尺寸稍大。
解決辦法:重新調節貼片機的Z軸高度。
模板的厚度與開口尺寸。模板厚度與開口尺寸過大,會導致焊錫膏用量增大,也會引起焊錫膏漫流到焊盤外,特別是用化學腐蝕方法制造的模板。
解決辦法:選用適當厚度的模板和開口尺寸的設計,一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%,會改善錫珠情況。
4、芯吸現象
芯吸現象又稱抽芯現象,是常見焊接缺陷之一,多見于氣相回流焊中。芯吸現象是焊料脫離焊盤而沿引腳上行到引腳與芯片本體之間,通常會形成嚴重的虛焊現象。
產生原因:
主要原因是元器件引腳的熱導率大,故升溫迅速,以致焊料優先潤濕引腳,焊料與引腳之間的潤濕力遠大于焊料與焊盤之間的潤濕力此外,引腳的上翹更會加劇芯吸現象的發生。
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焊盤的可焊性,可焊性不好的PCB不應用于生產;
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。
在紅外回流焊中,PCB基材與焊料中的有機助焊劑是紅外線良好的吸收介質,而引腳卻能部分反射紅外線,故相比而言焊料優先熔化,焊料與焊盤的潤濕力就會大于焊料與引腳之間的潤濕力,故焊料不會沿引腳上升,從而發生芯吸現象的概率就小得多。
5、橋接
橋接是SMT生產中常見的缺陷之一,它會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、焊錫膏質量問題。
焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時間過久后,易出現金屬含量增高,導致IC引腳橋接;
焊錫膏黏度低,預熱后漫流到焊盤外;
焊錫膏塌落度差,預熱后漫流到焊盤外。
解決辦法:調整焊錫膏配比或改用質量好的焊錫膏。
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外,多見于細間距QFP的生產;
鋼板窗口尺寸與厚度設計不對,以及PCB焊盤設計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焊盤涂覆層。
3、貼放。
貼放壓力過大,焊錫膏受壓后漫流是生產中多見的原因。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快,焊錫膏中溶劑來不及揮發。
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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