12.SMT制程常见异常分析

SMT制程常見异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锡珠产生的原因及處理焊锡珠（SOLDERBALL）现象是表面贴装（SMT）过程中的主要缺陷，主要发生在片式阻容元件（CHIP）的周围，由诸多因素引起。SolderBall因素一：焊膏的选用直接影响到焊接质量焊膏中金属的含量、焊膏的氧化度，焊膏中合金焊料粉的粒度度都能影响焊珠的产生。a.焊膏的金属含量焊膏中金属含量其质量比约为88％～92％，体积比约为50%。当金属含量增加时，焊膏的黏度增加，就能有效地抵抗预热过程中汽化产生的力。另外，金属含量的增加，使金属粉末排列紧密，使其在熔化时更容结合而不被吹散。此外，金属含量的增加也可能减小焊膏印刷后的“塌落”，因此，不易产生焊锡珠。b.焊膏的金属氧化度在焊膏中，金属氧化度越高在焊接时金属粉末结合阻力越大，焊膏与焊盘及元件之间就越不浸润，从而导致可焊性降低。实验表明：焊锡珠的发生率与金属粉末的氧化度成正比。一般的，焊膏中的焊料氧化度应控制在0.05％以下，最大极限为0.15％。c.錫膏中金属粉末的粒度錫膏中粉末的粒度越小，錫膏的总体表面积就越大，从而导致较细粉末的氧化度较高，因而焊锡珠现象加剧。我们的实验表明：选用较细颗粒度的錫膏时，更容易产生焊锡粉。d.錫膏中助焊剂的量及焊剂的活性焊剂量太多，会造成錫膏的局部塌落，从而使锡珠容易产生。另外，焊剂的活性小时，焊剂的去氧化能力弱，从而也容易产生锡珠。免清洗錫膏的活性较松香型和水溶型錫膏要低，因此就更有可能产生锡珠。e.其它注意事项此外，錫膏在使用前，一般冷藏在冰箱中，取出来以后应该使其恢复到室温后打开使用，否则，錫膏容易吸收水分，在再流焊锡飞溅而产生锡珠。因此，锡膏品牌的选用(工程評估)及正确使用(完全依照錫膏使用管理辦法)，直接影响锡珠的产生。因素二：鋼板(模板)的制作及开口a.鋼板的开口我们一般根据印制板上的焊盘来制作鋼板（模板），所以鋼板的开口就是焊盘的大小。在印刷錫膏时，容易把錫膏印刷到阻焊层上，从而在再流焊时产生锡珠。因此，我们可以这样来制作鋼板，把鋼板的开口比焊盘的实际尺寸减小10％，另外，可以更改开口的外形来达到理想的效果。b.鋼板的厚度錫膏在印制板上的印刷厚度。錫膏印刷后的厚度是漏板印刷的一个重要参数，通常在0.13mm-0.17mm之间。錫膏过厚会造成錫膏的“塌落”，促进锡珠的产生。因素三：贴片机的贴装压力如果在贴装时压力太高，錫膏就容易被挤压到元件下面的阻焊层上，在回流焊时锡膏熔化跑到元件的周围形成锡珠。解决方法可以减小贴装时的压力，并采用合适的鋼板开口形式，避免錫膏被挤压到焊盘外边去。因素四：炉温曲线的设置锡珠是在印制板通过回流焊时产生的，在预热阶段使錫膏和元件及焊盘的温度上升到120C—150C之间，减小元器件在回流时的热冲击，在这个阶段，錫膏中的焊剂开始汽化，从而可能使小颗粒金属分开跑到元件的底下，在回流时跑到元件周围形成锡珠。在这一阶段，温度上升不能太快，一般应小于2.0C/s，过快容易造成焊锡飞溅，形成锡珠。所以应该调整回流焊的温度曲线，采取较适中的预热温度和预热速度来控制锡珠的产生。其他外界因素的影响：一般錫膏印刷时的最佳温度为25℃±3℃，湿度为相对湿度40%-60％，温度过高，使錫膏的黏度降低，容易产生“塌落”，湿度过高，錫膏容易吸收水分，容易发生飞溅，这都是引起锡珠的原因。另外，印制板暴露在空气中较长的时间会吸收水分，并发生焊盘氧化，可焊性变差。二立碑问题分析及处理Tombstone矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为立碑。引起该种现象主要原因是锡膏熔化时元件两端受力不均匀所致。T1T3dT2受力示意图：T1+T2＜T3T1.零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：热效能不均匀，焊点熔化速率不同我们设想在回流焊炉中有一条横跨炉子宽度的回流焊限线，一旦錫膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过回流焊限线，錫膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力；而另一端未达到183°C液相温度，錫膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊錫膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入回流焊限线，使两端焊盘上的錫膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。a.PCBpad大小不一，可使零件两端受热不均；b.PCBpad分布不当（pad一端独立，另一端与大铜面共累）因素二：元器件两个焊端或PCB焊盘的两点可焊性不均匀因素三：在贴装元件时偏移过大，或錫膏与元件连接面太小针对以上个因素，可采用以下方法来减少立碑问题：①适当提高回流曲线的温度②严格控制线路板和元器件的可焊性③严格保持各焊接角的锡膏厚度一致④避免环境发生大的变化⑤在回流中控制元器件的偏移⑥提高元器件角与焊盘上锡膏的之间的压力其他不良产生的鱼骨图（立碑）三桥接问题焊点之间有焊锡相连造成短路Short产生原因：①由于钢网开孔与焊盘有细小偏差，造成锡膏印刷不良有偏差②锡膏量太多可能是钢网开孔比例过大③锡膏塌陷④锡膏印刷后的形状不好成型差⑤回流时间过慢⑥元器件与锡膏接触压力过大解决方法：①选用相对粘度较高的锡膏，一般来说，含量在85—87%之间桥连现象较多，至少合金含量要在90%以上。②调整合适的温度曲线③在回流焊之前检查锡膏与器件接触点是否合适④调整钢网开孔比例（减少10%）与钢网厚度⑤调整贴片时的压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,PCBPAD尺寸過小(與GEBERFILE內數据比較),印刷未對准,印刷機SNAPOFF設定不合理,PCB與鋼板貼合不緊密,錫膏粘度不足,PCB或鋼板底部不干淨.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印刷完畢在空气中放置時間過長,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,鋼板擦拭不干淨少錫：板子上錫膏量不足原因:鋼板開孔尺寸不合理,鋼板塞孔,鋼板贓污,脫模速度方式不合理。五其他不良产生的鱼骨图（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产生的鱼骨图（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后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产生的鱼骨图（短路）：其他不良产生的鱼骨图（反白）：6.1零件拒焊現象識別1)現象特征:金屬錫全部滯留在PCBPAD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PCBPAD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.6.2PCBPAD拒焊現象識別1)現象特征:金屬錫全部爬升至零件吃錫面並形成拱形表面,但PCBPAD表面沒有金屬錫.2)造成PCBPAD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PCBPAD表面沒有金屬錫.6.3零件蹺腳引起的空焊現象識別1)現象特征:零件腳有不同程度的翹起.金屬錫均勻地分布在PCBPAD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,產線注意抛料追蹤b零件腳整體翹起於錫面平行金屬錫均勻地分布在PCBPAD上並形成平穩光澤.6.4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。6.5少錫引起的空焊現象識別中間一只腳焊盤和零件均無金屬錫存在