SMT制程常
見異常分析
目 綠
一 錫珠的產生及處理
二 立碑問題的分析及處理
三 橋接問題
四 常見印刷不良的診斷及處理
五 不良原因的魚骨圖
六 來料拒焊的不良現象認識
一 焊錫珠產生的原因及處理
焊錫珠( SOLDER BALL )現象是表面貼裝
(SMT)過程中的主要缺陷,主要發生在片式阻容
元件(CHIP)的周圍,由諸多因素引起。
SSolder Ballolder Ball
因素一:焊膏的選用直接影響到焊接品質
焊膏中金屬的含量、焊膏的氧化度,焊膏中合金焊料粉
的細微性度都能影響焊珠的產生。
a. 焊膏的金屬含量
焊膏中金屬含量其品質比約為88%~92%,體積比約為
50%。當金屬含量增加時,焊膏的黏度增加,就能有效地抵
抗預熱過程中汽化產生的力。另外,金屬含量的增加,使金
屬粉末排列緊密,使其在熔化時更容結合而不被吹散。此外,
金屬含量的增加也可能減小焊膏印刷後的“塌落”,因此,
不易產生焊錫珠。
b. 焊膏的金屬氧化度
在焊膏中,金屬氧化度越高在焊接時金屬粉末結合阻力
越大,焊膏與焊盤及元件之間就越不浸潤,從而導致可焊性
降低。實驗表明:焊錫珠的發生率與金屬粉末的氧化度成正
比。一般的,焊膏中的焊料氧化度應控制在%以下,最
大極限為%。
c. 錫膏中金屬粉末的細微性
錫膏中粉末的細微性越小,錫膏的總體表面積就越大,
從而導致較細粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現象加劇。我
們的實驗表明:選用較細顆粒度的錫膏時,更容易產生焊錫
粉。
d. 錫膏中助焊劑的量及焊劑的活性
焊劑量太多,會造成錫膏的局部塌落,從而使錫珠容
易產生。另外,焊劑的活性小時,焊劑的去氧化能力弱,
從而也容易產生錫珠。免清洗錫膏的活性較松香型和水溶
型錫膏要低,因此就更有可能產生錫珠。
e. 其它注意事項
此外,錫膏在使用前,一般冷藏在冰箱中,取出來以
後應該使其恢復到室溫後打開使用,否則,錫膏容易吸收
水分,在再流焊錫飛濺而產生錫珠。
因此,錫膏品牌的選用(工程評估)及正確使用(完全依
照錫膏使用管理辦法),直接影響錫珠的產生。
因素二:鋼板(範本)的製作及開口
a. 鋼板的開口
我們一般根據印製板上的焊盤來製作鋼板(範本),所
以鋼板的開口就是焊盤的大小。在印刷錫膏時,容易把錫
膏印刷到阻焊層上,從而在再流焊時產生錫珠。因此,我
們可以這樣來製作鋼板,把鋼板的開口比焊盤的實際尺寸
減小10%,另外,可以更改開口的外形來達到理想的效果。
b. 鋼板的厚度
錫膏在印製板上的印刷厚度。錫膏印刷後的厚度是漏板
印刷的一個重要參數,通常在之間。錫膏過
厚會造成錫膏的“塌落”,促進錫珠的產生。
因素三:貼片機的貼裝壓力
如果在貼裝時壓力太高,錫膏就容易被擠壓到元件
下面的阻焊層上,在回流焊時錫膏熔化跑到元件的周圍
形成錫珠。解決方法可以減小貼裝時的壓力,並採用合
適的鋼板開口形式,避免錫膏被擠壓到焊盤外邊去。
因素四:爐溫曲線的設置
錫珠是在印製板通過回流焊時產生的,在預熱階段
使錫膏和元件及焊盤的溫度上升到120C—150C之間,減
小元器件在回流時的熱衝擊,在這個階段,錫膏中的焊
劑開始汽化,從而可能使小顆粒金屬分開跑到元件的底
下,在回流時跑到元件周圍形成錫珠。在這一階段,溫
度上升不能太快,一般應小於
飛濺,形成錫珠。所以應該調整回流焊的溫度曲線,採
取較適中的預熱溫度和預熱速度來控制錫珠的產生。
其他外界因素的影響:
一般錫膏印刷時的最佳溫度為25℃±3 ℃ ,濕度為相
對濕度40%-60%,溫度過高,使錫膏的黏度降低,容易
產生“塌落”,濕度過高,錫膏容易吸收水分,容易發
生飛濺,這都是引起錫珠的原因。另外,印製板暴露在
空氣中較長的時間會吸收水分,並發生焊盤氧化,可焊
性變差。
二 立碑問題分析及處理
Tombstone
矩形片式元件的一端焊接在焊盤上,而另一端
則翹立,這種現象就稱為立碑。引起該種現象主要
原因是錫膏熔化時元件兩端受力不均勻所致。
T1
T3 d
T2
受力示意圖:
T1 + T2 <T3
T1. 零件的重力使零件向下
T2. 零件下方的熔錫也會使零件向下
T3. 錫墊上零件外側的熔錫會使零件向上
因素一:熱效能不均勻,焊點熔化速率不同
我們設想在回流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的回流焊限
線,一旦錫膏通過它就會立即熔化。片式矩形元件的一個端
頭先通過回流焊限線,錫膏先熔化,完全浸潤元件的金屬表
面,具有液態表面張力;而另一端未達到183°C液相溫度,
錫膏未熔化,只有焊劑的粘接力,該力遠小於再流焊錫膏的
表面張力,因而,使未熔化端的元件端頭向上直立。因此,
保持元件兩端同時進入回流焊限線,使兩端焊盤上的錫膏同
時熔化,形成均衡的液態表面張力,保持元件位置不變。
a. PCB pad大小不一,可使零件兩端受熱不均;
b. PCB pad分佈不當(pad一端獨立,另一端與大銅面共累)
因素二:元器件兩個焊端或PCB焊盤的兩點可焊性不均勻
因素三:在貼裝元件時偏移過大,或錫膏與元件連接面太小
針對以上個因素,可採用以下方法來減少立碑問題:
①適當提高回流曲線的溫度
②嚴格控制線路板和元器件的可焊性
③嚴格保持各焊接角的錫膏厚度一致
④避免環境發生大的變化
⑤在回流中控制元器件的偏移
⑥提高元器件角與焊盤上錫膏的之間的壓力
其
他
不
良
產
生
的
魚
骨
圖
(
立
碑
)
三 橋接問題
焊點之間有焊錫相連造成短路
Short
產生原因:
①由於鋼網開孔與焊盤有細小偏差,造成錫膏印刷
不良有偏差
②錫膏量太多可能是鋼網開孔比例過大
③錫膏塌陷
④錫膏印刷後的形狀不好成型差
⑤回流時間過慢
⑥元器件與錫膏接觸壓力過大
解決方法:
①選用相對粘度較高的錫膏,一般來說,含量在85
—87%之間橋連現象較多,至少合金含量要在90%以
上。
②調整合適的溫度曲線
③在回流焊之前檢查錫膏與器件接觸點是否合適
④調整鋼網開孔比例(減少10%)與鋼網厚度
⑤調整貼片時的壓力和角度
四 常見印刷不良的診斷及處理
滲錫 : 印刷完畢,錫膏附近有多餘錫膏或毛刺
原因 : 刮刀壓力不足 , 刮刀角度太小 , 鋼板開孔過大 , PCB
PAD尺寸過小(與GEBER FILE內數據比較), 印刷未對准 , 印
刷機SNAP OFF設定不合理 , PCB與鋼板貼合不緊密 , 錫膏
粘度不足 , PCB或鋼板底部不幹淨 .
錫膏塌陷錫膏粉化:錫膏在PCB上的成型不良 , 出現塌陷
或粉化現象
原因 : 錫膏內溶劑過多 , 鋼板底部擦拭時過多溶劑 , 錫膏溶
解在溶劑內 , 擦拭紙不捲動 , 錫膏品質不良 , PCB印刷完畢
在空氣中放置時間過長 , PCB溫度過高
錫膏拉尖(狗耳朵):鋼板開孔不光滑 , 鋼板開孔尺寸過小
, 脫模速度不合理, PCB焊點受污染 , 錫膏品質異常 , 鋼板
擦拭不幹淨
少錫:板子上錫膏量不足
原因 : 鋼板開孔尺寸不合理 , 鋼板塞孔 , 鋼板贓汙 , 脫模
速度方式不合理 。
五 其他不良產生的魚骨圖(位移):
拒焊 空焊:
零件吃錫不良
板子吃錫不良
REFLOW溫度設定不佳
錫膏性能不佳
PCB受污染
人員作業未佩帶靜電手套
雜質在零件下
其它如 : 撞板、堆疊、運送等均會造成SMT貼裝等過程
中的不良發生率
其他不良產生的魚骨圖(空焊):
短路 開路 :
錫膏印刷偏移
錫膏厚度不合理
貼片偏位
貼片深度不合理
零件貼裝完成後PCB移動量過大,造成零件移動
人為缺失
錫膏抗垂流性不佳
錫膏粘度不足
錫膏金屬含量不足
錫膏助銲劑功能不良
其他不良產生的魚骨圖(短路):
其他不良產生的魚骨圖(反白):
零件拒焊現象識別
1) 現象特徵:金屬錫全部滯留在PCB PAD表面,形成
拱形表面.零件吃錫面沒有金屬錫爬升.
六 來料拒焊的不良現象認識
2) 根據造成零件拒焊原因分類為:
a 零件吃錫面氧化引起的零件拒焊現象
零件吃錫面沒有金
屬錫爬升.
金屬錫全部滯留在 PCB PAD
表 面,形成拱形表面
b 由於零件本體製造工藝造成零件拒焊 現象
零件腳截面參差不
齊.且無鍍錫層.
金屬錫可以從零件腳
側邊爬升,但不能從零
件腳截面爬升.
PCB PAD 拒焊現象識別
1) 現象特徵:金屬錫全部爬升至零件吃錫面並形
成拱形表面, 但PCB PAD表 面沒有金屬錫.
2) 造成 PCB PAD 拒焊原因主要是:零件吃錫面氧化
引起的零件拒焊現象.
金屬錫全部爬升至零件吃
錫面並形成拱形表面
PCB PAD表面沒有金屬
錫.
零件蹺腳引起的空焊現象識別
1) 現象特徵:零件腳有不同程度的翹起.金屬錫均
勻地分佈在PCB PAD上並形成平穩光澤.
2) 零件蹺腳引起的空焊現象識別有兩種表現形式.
a 零件腳局部翹起呈月形
零件腳局部翹起呈月形,產線注意拋料追蹤
b 零件腳整體翹起於錫面平行
金屬錫均勻地分佈在PCB PAD上並形成平穩光澤.
異物介入引起的空焊現象識別
異物介入導致零件腳與金屬錫隔離。
少錫引起的空焊現象識別
中間一隻腳焊盤和零件均無金屬錫存在