回流焊常见质量缺陷及解决措施
日期:2024-04-11 13:50:17浏览量:78标签:回流焊
回流焊的质量受到多种因素的影响,其中最重要的因素是回流焊炉的温度曲线和焊锡膏的成分和数量。现在,高性能的回流焊炉可以比较容易地精确控制和调整温度曲线。在高密度和小型化的趋势中,焊锡膏的印刷成为了回流焊质量的关键因素。焊锡膏、模板和印刷这三个因素都会影响焊锡膏印刷的质量。
立碑现象
回流焊中,片式元器件常出现立起的现象,称为立碑,又称为吊桥、曼哈顿现象这是在回流焊工艺中经常发生的一种缺陷。
产生原因:立碑现象发生的根本原因是元器件两边的润湿力不平衡,因而元器件两端的力矩也不平衡,从而导致立碑现象的发生。
下列情形均会导致回流焊时元器件两边的润湿力不平衡。
1、焊盘设计与布局不合理。
如果焊盘设计与布局有以下缺陷,将会引起元器件两边的润湿力不平衡。
元器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
PCB表面各处的温差过大以致元器件焊盘两边吸热不均匀;
大型器件QFP、BGA、散热器周围的小型片式元器件焊盘两端会出现温度不均匀现象。
解决办法:改善焊盘设计与布局
2、焊锡膏与焊锡膏印刷。
焊锡膏的活性不高或元器件的可焊性差,焊锡膏熔化后,表面张力不一样,同样会引起焊盘润湿力不平衡。两焊盘的焊锡膏印刷量不均匀,多的一边会因焊锡膏吸热量增多,熔化时间滞后,以致润湿力不平衡。
解决办法:选用活性较高的焊锡膏,改善焊锡膏印刷参数,特别是模板的窗口尺寸。
3、贴片。
Z轴方向受力不均匀,会导致元器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润湿力不平衡。元器件偏离焊盘会直接导致立碑。
解决方法:调节贴片机工艺参数。
4、炉温曲线。
对PCB加热的工作曲线不正确,以致板面上温差过大,通常回流焊炉炉体过短和温区太少就会出现这些缺陷。
解决方法:根据每种产品调节好适当的温度曲线。
5、N2回流焊中的氧浓度。
采用N2保护回流焊会增加焊料的润湿力,但越来越多的报导说明,在氧含量过低的情况下发生立碑的现象反而增多;通常认为氧含量控制在(100-500)×10-6mg/m3左右最为适宜。
锡珠
锡珠是回流焊常见的缺陷之一,其原因是多方面的,不仅影响到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;另一类出现在IC引脚四周,呈分散的小珠状。
1、温度曲线不正确。
回流焊曲线可以分为四个区段,分别是预热、保温、再流和冷却。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及元器件的热冲击,更主要的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:注意升温速率,并采取适中的预热使之有一个很好的平台使溶剂大部分挥发。
2、焊锡膏的质量。
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。
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,没有确保恢复时间,故会导致水蒸气的进入;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。
放在模板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:选择优质的焊锡膏,注意焊锡膏的保管与使用要求。
3、印刷与贴片
在焊锡膏的印刷工艺中,由于模板与焊盘对中会发生偏移,若偏移过大则会导致焊锡浸流到焊盘外,加热后容易出现锡珠。此外,印刷工作环境不好也会导致锡珠的生成,理想的印刷环境温度为(25±3)℃,相对湿度为50%~65%。
解决办法:仔细调整模板的装夹,防止松动现象;改善印刷工作环境。
贴片过程中Z轴的压力也是引起锡珠的一项重要原因,往往不易引起人们的注意,部分贴片机Z轴头是依据元器件的厚度来定位的,如Z轴高度调节不当,会引起元器件贴到PCB上的一瞬间将焊锡膏挤压到焊盘外的现象,这部分焊锡膏会在焊接时形成锡珠。这种情况下产生的锡珠尺寸稍大。
解决办法:重新调节贴片机的Z轴高度。
模板的厚度与开口尺寸。模板厚度与开口尺寸过大,会导致焊锡膏用量增大,也会引起焊锡膏漫流到焊盘外,特别是用化学腐蚀方法制造的模板。
解决办法:选用适当厚度的模板和开口尺寸的设计,一般模板开口面积为焊盘尺寸的90%,会改善锡珠情况。
4、芯吸现象
芯吸现象又称抽芯现象,是常见焊接缺陷之一,多见于气相回流焊中。芯吸现象是焊料脱离焊盘而沿引脚上行到引脚与芯片本体之间,通常会形成严重的虚焊现象。
产生原因:
主要原因是元器件引脚的热导率大,故升温迅速,以致焊料优先润湿引脚,焊料与引脚之间的润湿力远大于焊料与焊盘之间的润湿力此外,引脚的上翘更会加剧芯吸现象的发生。
解决办法:
对于气相回流焊,应将SMA首先充分预热后再放入气相炉中;
应认真检查PCB焊盘的可焊性,可焊性不好的PCB不应用于生产;
充分重视元器件的共面性,对共面性不良的器件也不应用于生产。
在红外回流焊中,PCB基材与焊料中的有机助焊剂是红外线良好的吸收介质,而引脚却能部分反射红外线,故相比而言焊料优先熔化,焊料与焊盘的润湿力就会大于焊料与引脚之间的润湿力,故焊料不会沿引脚上升,从而发生芯吸现象的概率就小得多。
5、桥接
桥接是SMT生产中常见的缺陷之一,它会引起元器件之间的短路,遇到桥接必须返修。
引起桥接的原因很多,常见的有以下四种:
1、焊锡膏质量问题。
焊锡膏中金属含量偏高,特别是印刷时间过久后,易出现金属含量增高,导致IC引脚桥接;
焊锡膏黏度低,预热后漫流到焊盘外;
焊锡膏塌落度差,预热后漫流到焊盘外。
解决办法:调整焊锡膏配比或改用质量好的焊锡膏。
2、印刷系统。
印刷机重复精度差,对位不齐(钢板对位不好,PCB对位不好),致使焊锡膏印刷到焊盘外,多见于细间距QFP的生产;
钢板窗口尺寸与厚度设计不对,以及PCB焊盘设计Sn-Pb合金镀层不均匀,导致焊锡膏量偏多。
解决方法:调整印刷机,改善PCB焊盘涂覆层。
3、贴放。
贴放压力过大,焊锡膏受压后漫流是生产中多见的原因。另外,贴片精度不够,元器件出现移位,IC引脚变形等也易导致桥接。
4、预热。
回流焊炉升温速度过快,焊锡膏中溶剂来不及挥发。
解决办法:调整贴片机Z轴高度及回流焊炉升温速度。
看完了本文以后,您是否对回流焊有了更多了解呢,那么今天的内容就分享到这里了,如果觉得内容对您有帮助的话,欢迎关注开云全站体育 ,我们将为您提供更多行业资讯!