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干货分享丨5大SMT焊接常见工艺缺陷及解决方法

发布时间: 2024-02-06 06:19:51
来源: 环球智造
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现在，PCBA电子工厂做SMT贴片已经越来越方便，但是，不少工程师在研发验证阶段，为节省时间，会找工厂做SMT贴片打样，但由于工厂工艺水平不一，某些工程师曾碰到板子到手后，发现短路或开路，无法正常测试，一时也找不到问题在哪，无法确定是工厂的问题，还是自己设计出了错，一来二去费时费钱。

所以本文收集了：在SMT贴片焊接制造中，较为常见的5项工艺缺陷，帮助大家了解SMT贴片工艺，少走弯路，少“翻车”。

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缺陷一：

“立碑”现象

即片式元器件发生“竖立”。

立碑现象发生主要原因是元件两端的湿润力不平衡，引发元件两端的力矩也不平衡，导致“立碑”。

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回流焊“立碑”现象动态图

什么情况会导致回流焊时元件两端湿润力不平衡，导致“立碑”？

因素A：焊盘设计与布局不合理

①元件的两边焊盘之一与地线相连接或有一侧焊盘面积过大，焊盘两端热容量不均匀;
②PCB表面各处的温差过大以致元件焊盘两边吸热不均匀;
③大型器件QFP、BGA、散热器周围的小型片式元件焊盘两端会出现温度不均匀。

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解决办法：工程师调整焊盘设计和布局。

因素B：焊锡膏与焊锡膏印刷存在问题

①焊锡膏的活性不高或元件的可焊性差，焊锡膏熔化后，表面张力不一样，将引起焊盘湿润力不平衡。

②两焊盘的焊锡膏印刷量不均匀，一侧锡厚，拉力大，另一侧锡薄拉力小，致使元件一端被拉向一侧形成空焊，一端被拉起就形成立碑。

解决办法：需要工厂选用活性较高的焊锡膏，改善焊锡膏印刷参数，特别是钢网的窗口尺寸。

因素C：贴片移位Z轴方向受力不均匀

会导致元件浸入到焊锡膏中的深度不均匀，熔化时会因时间差而导致两边的湿润力不平衡，如果元件贴片移位会直接导致立碑。

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解决办法：需要工厂调节贴片机工艺参数。

因素D：炉温曲线不正确

如果再流焊炉炉体过短和温区太少就会造成对PCB加热的工作曲线不正确，以致板面上湿差过大，从而造成湿润力不平衡。

解决办法：需要工厂根据每种不同产品调节好适当的温度曲线。


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缺陷二：

锡珠

锡珠是回流焊中常见的缺陷之一，它不仅影响外观而且会引起桥接。锡珠可分为两类：一类出现在片式元器件一侧，常为一个独立的大球状（如下图）;另一类出现在IC引脚四周，呈分散的小珠状。

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位于元器件腰部一侧（来源网络）

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锡珠产生的原因主要有以下几点：

因素A：温度曲线不正确

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回流焊曲线可以分为预热、保温、回流和冷却4个区段。预热、保温的目的是为了使PCB表面温度在60～90s内升到150℃，并保温约90s，这不仅可以降低PCB及元件的热冲击，更主要是确保焊锡膏的溶剂能部分挥发，避免回流焊时因溶剂太多引起飞溅，造成焊锡膏冲出焊盘而形成锡珠。

解决办法：工厂需注意升温速率，并采取适中的预热，使溶剂充分挥发。

因素B：焊锡膏的质量

①焊锡膏中金属含量通常在(90±0.5)℅，金属含量过低会导致助焊剂成分过多，因此过多的助焊剂会因预热阶段不易挥发而引起飞珠；
②焊锡膏中水蒸气和氧含量增加也会引起飞珠。由于焊锡膏通常冷藏，当从冰箱中取出时，如果没有充分回温解冻并搅拌均匀，将会导致水蒸气进入；此外焊锡膏瓶的盖子每次使用后要盖紧，若没有及时盖严，也会导致水蒸气的进入；

③放在钢网上印制的焊锡膏在完工后，剩余的部分应另行处理，若再放回原来瓶中，会引起瓶中焊锡膏变质，也会产生锡珠。

解决办法：要求工厂选择优质的焊锡膏，注意焊锡膏的保管与使用要求。

其他因素还有：

①印刷太厚，元件下压后多余锡膏溢流；
②贴片压力太大，下压使锡膏塌陷到油墨上；
③焊盘开口外形不好，未做防锡珠处理；
④锡膏活性不好，干的太快，或有太多颗粒小的锡粉；
⑤印刷偏移，使部分锡膏沾到PCB上；
⑥刮刀速度过快，引起塌边不良，回流后导致产生锡球...
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缺陷三：

桥连

桥连也是SMT生产中常见的缺陷之一，它会引起元件之间的短路，遇到桥连必须返修。
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电子元器件IC芯片桥连示意图

造成桥连的原因主要有：

因素A：焊锡膏的质量问题

①焊锡膏中金属含量偏高，特别是印刷时间过久，易出现金属含量增高，导致IC引脚桥连;
②焊锡膏粘度低，预热后漫流到焊盘外;
③焊锡膏塔落度差，预热后漫流到焊盘外。
解决办法：需要工厂调整焊锡膏配比或改用质量好的焊锡膏。

因素B：印刷系统

①印刷机重复精度差，对位不齐(钢网对位不准、PCB对位不准)，导致焊锡膏印刷到焊盘外，尤其是细间距QFP焊盘；

②钢网窗口尺寸与厚度设计失准以及PCB焊盘设计Sn-pb合金镀层不均匀，导致焊锡膏偏多。
解决方法：需要工厂调整印刷机，改善PCB焊盘涂覆层。

因素C：贴放压力过大

焊锡膏受压后满流是生产中多见的原因，另外贴片精度不够会使元件出现移位、IC引脚变形等。

因素D：再流焊炉升温速度过快，焊锡膏中溶剂来不及挥发

解决办法：需要工厂调整贴片机Z轴高度及再流焊炉升温速度。

缺陷四：

芯吸现象

芯吸现象，也称吸料现象、抽芯现象，是SMT常见的焊接缺陷之一，多见于气相回流焊中。焊料脱离焊盘沿引脚上行到引脚与芯片本体之间，导致严重的虚焊现象。

芯吸： 是指熔化的焊料润湿元件引脚并向上流动而脱离PCB焊盘区域，未与PCB焊盘产生润湿或部分润湿，从而形成开路或焊点强度不足现象，此缺陷经常发生在QFP、SOP、PLCC等翼型形引脚和J形引脚的器件中。如下图所示。
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芯吸现象-焊锡脱离PCB焊盘区域

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