SMT常見的缺陷以及失效影響和原因的分析

?SMT常見質(zhì)量問題
缺陷	失效影響	缺陷原因分析		缺陷發(fā)生的根因	解決對策
橋接	橋接經(jīng)常出現(xiàn)在引腳較密的IC上或間距較小的片狀元件間，這種缺陷在我們的檢驗標(biāo)準(zhǔn)中屬于重大不良，會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的電氣性能，所以必須要加以根除。	焊膏過量		焊膏過量是由于不恰當(dāng)?shù)哪０搴穸燃伴_孔尺寸造成的。通常情況下，我們選擇使用0.15mm厚度的模板。而開孔尺寸由最小引腳或片狀元件間距決定。
		焊膏印刷后的錯位		在印刷引腳間距或片狀元件間距小于0.65mm的印制板時，應(yīng)采用光學(xué)定位，基準(zhǔn)點設(shè)在印制板對角線處。若不采用光學(xué)定位，將會因為定位誤差產(chǎn)生印刷錯位，從而產(chǎn)生橋接。
		焊膏塌邊	1.印刷塌邊	焊膏印刷時發(fā)生的塌邊。這與焊膏特性，模板、印刷參數(shù)設(shè)定有很大關(guān)系：焊膏的粘度較低，保形性不好，印刷后容易塌邊、橋接；模板孔壁若粗糙不平，印出的焊膏也容易發(fā)生塌邊、橋接；過大的刮刀壓力會對焊膏產(chǎn)生比較大的沖擊力，焊膏外形被破壞，發(fā)生塌邊的概率也大大增加。	對策：選擇粘度較高的焊膏；采用激光切割模板；降低刮刀壓力。
			2.貼裝時的塌邊	當(dāng)貼片機(jī)在貼裝SOP、QFP類集成電路時，其貼裝壓力要設(shè)定恰當(dāng)。壓力過大會使焊膏外形變化而發(fā)生塌邊。	對策：調(diào)整貼裝壓力并設(shè)定包含元件本身厚度在內(nèi)的貼裝吸嘴的下降位置。
			3.焊接加熱時的塌邊	在焊接加熱時也會發(fā)生塌邊。當(dāng)印制板組件在快速升溫時，焊膏中的溶劑成分就會揮發(fā)出來，如果揮發(fā)速度過快，會將焊料顆粒擠出焊區(qū)，形成加熱時的塌邊。	對策：設(shè)置適當(dāng)?shù)暮附訙囟惹€（溫度、時間），并要防止傳送帶的機(jī)械振動。
焊錫球	焊錫球也是回流焊接中經(jīng)常碰到的一個問題。通常片狀元件側(cè)面或細(xì)間距引腳之間常常出現(xiàn)焊錫球。焊錫結(jié)珠通常大到肉眼可以看見，由于其尺寸，更容易從助焊劑殘留物上脫落，引起裝配上某個地方的短路。焊錫球多由于焊接過程中加熱的急速造成焊料的飛散所致。除了與前面提到的印刷錯位、塌邊有關(guān)外，還與焊膏粘度、焊膏氧化程度、焊料顆粒的粗細(xì)（粒度）、助焊劑活性等有關(guān)。	1.焊膏粘度		粘度效果較好的焊膏，其粘接力會抵消加熱時排放溶劑的沖擊力，可以阻止焊膏塌落。
		2.焊膏氧化程度		焊膏接觸空氣后，焊料顆粒表面可能產(chǎn)生氧化，而實驗證明焊錫球的發(fā)生率與焊膏氧化物的百分率咸正比。一般焊膏的氧化物應(yīng)控制在0.03％左右，最大值不要超過0.15％。
		3.焊料顆粒的粗細(xì)		焊料顆粒的均勻性不一致，若其中含有大量的20μm以下的粒子，這些粒子的相對面積較大，極易氧化，最易形成焊錫球。另外在溶劑揮發(fā)過程中，也極易將這些小粒子從焊盤上沖走，增加焊錫球產(chǎn)生的機(jī)會。一般要求25um以下粒子數(shù)不得超過焊料顆粒總數(shù)的5％。
		4.焊膏吸濕		這種情況可分為兩類：焊膏使用前從冰箱拿出后立即開蓋致使水汽凝結(jié)；再流焊接前干燥不充分殘留溶劑，焊膏在焊接加熱時引起溶劑、水分的沸騰飛濺，將焊料顆粒濺射到印制板上形成焊錫球。根據(jù)這兩種不同情況，我們可采取以下兩種不同措施：	（1）焊膏從冰箱中取出，不應(yīng)立即開蓋，而應(yīng)在室溫下回溫，待溫度穩(wěn)定后開蓋使用。
					（2）調(diào)整回流焊接溫度曲線，使焊膏焊接前得到充分的預(yù)熱
		5.助焊劑活性		當(dāng)助焊劑活性較低時，也易產(chǎn)生焊錫球。免洗焊錫的活性一般比松香型和水溶型焊膏的活性稍低，在使用時應(yīng)注意其焊錫球的生成情況。
		6.網(wǎng)板開孔		合適的模板開孔形狀及尺寸也會減少焊錫球的產(chǎn)生。一般地，模板開孔的尺寸應(yīng)比相對應(yīng)焊盤小10％，同時推薦采用一些模板開孔設(shè)計。
		7.印制板清洗		印制板印錯后需清洗，若清洗不干凈，印制板表面和過孔內(nèi)就會有殘余的焊膏，焊接時就會形成焊錫球。因此要加強(qiáng)操作員在生產(chǎn)過程中的責(zé)任心，嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行生產(chǎn)，加強(qiáng)工藝過程的質(zhì)量控制。
立碑	在表面貼裝工藝的回流焊接過程中，貼片元件會產(chǎn)生因翹立而脫焊的缺陷，人們形象地稱之為“立碑”現(xiàn)象（也有人稱之為“曼哈頓”現(xiàn)象）。 “立碑”現(xiàn)象常發(fā)生在CHIP元件（如貼片電容和貼片電阻）的回流焊接過程中，元件體積越小越容易發(fā)生。特別是1005或更小釣0603貼片元件生產(chǎn)中，很難消除“立碑”現(xiàn)象。 “立碑”現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于元件兩端焊盤上的焊膏在回流熔化時，元件兩個焊端的表面張力不平衡，張力較大的一端拉著元件沿其底部旋轉(zhuǎn)而致。	1.預(yù)熱期		當(dāng)預(yù)熱溫度設(shè)置較低、預(yù)熱時間設(shè)置較短，元件兩端焊膏不同時熔化的概率就大大增加，從而導(dǎo)致兩端張力不平衡形成“立碑”，因此要正確設(shè)置預(yù)熱期工藝參數(shù)。根據(jù)我們的經(jīng)驗，預(yù)熱溫度一般150+10℃，時間為60-90秒左右。
		2.焊盤尺寸		設(shè)計片狀電阻、電容焊盤時，應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對稱性，即焊盤圖形的形狀與尺寸應(yīng)完全一致，以保證焊膏熔融時，作用于元件上焊點的合力為零，以利于形成理想的焊點。設(shè)計是制造過程的第一步，焊盤設(shè)計不當(dāng)可能是元件豎立的主要原因。具體的焊盤設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可參閱IPC-782《表面貼裝設(shè)計與焊盤布局標(biāo)準(zhǔn)入事實上，超過元件太多的焊盤可能允許元件在焊錫濕潤過程中滑動，從而導(dǎo)致把元件拉出焊盤的一端。　　對于小型片狀元件，為元件的一端設(shè)計不同的焊盤尺寸，或者將焊盤的一端連接到地線板上，也可能導(dǎo)致元件豎立。不同焊盤尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盤加熱和錫膏流動時間。在回流期間，元件簡直是飄浮在液體的焊錫上，當(dāng)焊錫固化時達(dá)到其最終位置。焊盤上不同的濕潤力可能造成附著力的缺乏和元件的旋轉(zhuǎn)。在一些情況中，延長液化溫度以上的時間可以減少元件豎立。 ?
		3.焊膏厚度		當(dāng)焊膏厚度變小時，立碑現(xiàn)象就會大幅減小。這是由于：（1）焊膏較薄，焊膏熔化時的表面張力隨之減小。（2）焊膏變薄，整個焊盤熱容量減小，兩個焊盤上焊膏同時熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度決定的，表2是使用o.1mm與0.2mm厚模板的立碑現(xiàn)象比較，采用的是1608元件。一般在使用1608以下元件時，推薦采用0.15mm以下模板。
		4.貼裝偏移		一般情況下，貼裝時產(chǎn)生的元件偏移，在回流過程中會由于焊膏熔化時的表面張力拉動元件而自動糾正，我們稱之為“自適應(yīng)”，但偏移嚴(yán)重，拉動反而會使元件立起產(chǎn)生“立碑”現(xiàn)象。這是因為：（1）與元件接觸較多的焊錫端得到更多熱容量，從而先熔化。（2）元件兩端與焊膏的粘力不同。所以應(yīng)調(diào)整好元件的貼片精度，避免產(chǎn)生較大的貼片偏差。
		5.元件重量		較輕的元件“立碑”現(xiàn)象的發(fā)生率較高，這是因為不均衡的張力可以很容易地拉動元件。所以在選取元件時如有可能，應(yīng)優(yōu)先選擇尺寸重量較大的元件。關(guān)于這些焊接缺陷的解決措施很多，但往往相互制約。如提高預(yù)熱溫度可有效消除立碑，但卻有可能因為加熱速度變快而產(chǎn)生大量的焊錫球。因此在解決這些問題時應(yīng)從多個方面進(jìn)行考慮，選擇一個折衷方案。

審核編輯：符乾江

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