因?yàn)閷I(yè)
所以領(lǐng)先
回流焊過(guò)程中可能出現(xiàn)多種缺陷,這些缺陷受多種因素影響,包括設(shè)備、工藝、材料等方面。以下是一些常見(jiàn)的缺陷:
在回流焊工藝中,片式元器件常出現(xiàn)一端焊接在焊盤上,而另一端翹立的情況,這就是立碑現(xiàn)象,也被稱為曼哈頓現(xiàn)象。其根本原因是元器件兩邊的潤(rùn)濕力不平衡,從而導(dǎo)致兩端的力矩不平衡 。
焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理:如果元器件的兩邊焊盤之一與地線相連接,或者有一側(cè)焊盤面積過(guò)大,就會(huì)造成焊盤兩端熱容量不均勻。而且PCB表面各處的溫差過(guò)大也會(huì)致使元器件焊盤兩邊吸熱不均勻,像大型器件QFP、BGA、散熱器周圍的小型片式元器件焊盤兩端容易出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象,這些情況都會(huì)導(dǎo)致立碑現(xiàn)象的發(fā)生。例如在一些高密度布線的PCB板上,小型片式電容旁邊有大型的芯片散熱器件時(shí),電容就較容易出現(xiàn)立碑現(xiàn)象 。
焊錫膏與焊錫膏印刷問(wèn)題:焊錫膏的活性不高或者元器件的可焊性差時(shí),焊錫膏熔化后表面張力不一樣,也會(huì)引起焊盤潤(rùn)濕力不平衡。并且兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻,多的一邊會(huì)因焊錫膏吸熱量增多,熔化時(shí)間滯后,進(jìn)而導(dǎo)致潤(rùn)濕力不平衡。比如在印刷過(guò)程中,模板窗口堵塞或者磨損,可能造成焊錫膏印刷量不均勻 。
貼片問(wèn)題:Z軸方向受力不均勻,會(huì)使元器件浸入到焊錫膏中的深度不均勻,在熔化時(shí)由于時(shí)間差而導(dǎo)致兩邊的潤(rùn)濕力不平衡。而且元器件偏離焊盤會(huì)直接導(dǎo)致立碑。例如貼片機(jī)的貼裝精度不夠,就可能造成元器件在焊盤上的位置偏移,從而在回流焊時(shí)出現(xiàn)立碑現(xiàn)象 。
爐溫曲線問(wèn)題:對(duì)PCB加熱的工作曲線不正確,使得板面上溫差過(guò)大,通常回流焊爐爐體過(guò)短和溫區(qū)太少時(shí)就容易出現(xiàn)這些缺陷。比如爐溫曲線的預(yù)熱區(qū)升溫過(guò)快,可能導(dǎo)致元器件兩端受熱不均勻,進(jìn)而引發(fā)立碑現(xiàn)象 。
N2回流焊中的氧濃度問(wèn)題:采用N2保護(hù)回流焊會(huì)增加焊料的潤(rùn)濕力,但如果氧含量過(guò)低,發(fā)生立碑的現(xiàn)象反而增多;通常認(rèn)為氧含量控制在(100 - 500)×10??mg/m3左右最為適宜 。
錫珠是回流焊常見(jiàn)的缺陷之一,可分為兩類,一類出現(xiàn)在片式元器件一側(cè),常為一個(gè)獨(dú)立的大球狀;另一類出現(xiàn)在IC引腳四周,呈分散的小珠狀。
溫度曲線不正確:回流焊曲線分為預(yù)熱、保溫、再流和冷卻四個(gè)區(qū)段。如果預(yù)熱、保溫的目的沒(méi)有達(dá)到,例如PCB表面溫度未能在60 - 90s內(nèi)升到150℃,并且保溫約90s,這不僅會(huì)使PCB及元器件受到較大熱沖擊,更主要的是會(huì)導(dǎo)致焊錫膏的溶劑不能部分揮發(fā),在回流焊時(shí)因溶劑太多引起飛濺,造成焊錫膏沖出焊盤而形成錫珠。例如,若預(yù)熱區(qū)升溫速率過(guò)快,溶劑快速揮發(fā),就可能在后續(xù)過(guò)程中產(chǎn)生錫珠 。
焊錫膏的質(zhì)量問(wèn)題:焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)%,如果金屬含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致助焊劑成分過(guò)多,過(guò)多的助焊劑在預(yù)熱階段不易揮發(fā)就會(huì)引起飛珠。而且焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會(huì)引起飛珠。比如,焊錫膏從冰箱取出后沒(méi)有足夠的恢復(fù)時(shí)間就使用,會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入;焊錫膏瓶的蓋子每次使用后未蓋緊,也會(huì)使水蒸氣進(jìn)入。另外,放在模板上印制后剩余的焊錫膏如果再放回原來(lái)瓶中,會(huì)引起瓶中焊錫膏變質(zhì),從而產(chǎn)生錫珠 。
印刷與貼片問(wèn)題:在焊錫膏的印刷工藝中,由于模板與焊盤對(duì)中會(huì)發(fā)生偏移,若偏移過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致焊錫浸流到焊盤外,加熱后容易出現(xiàn)錫珠。此外,印刷工作環(huán)境不好也會(huì)導(dǎo)致錫珠的生成,理想的印刷環(huán)境溫度為(25±3)℃,相對(duì)濕度為50% - 65%。貼片過(guò)程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項(xiàng)重要原因,部分貼片機(jī)Z軸頭依據(jù)元器件的厚度來(lái)定位,如Z軸高度調(diào)節(jié)不當(dāng),會(huì)引起元器件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現(xiàn)象,這部分焊錫膏會(huì)在焊接時(shí)形成錫珠,這種情況下產(chǎn)生的錫珠尺寸稍大 。
模板的厚度與開(kāi)口尺寸問(wèn)題:模板厚度與開(kāi)口尺寸過(guò)大,會(huì)導(dǎo)致焊錫膏用量增大,也會(huì)引起焊錫膏漫流到焊盤外,特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的模板。一般模板開(kāi)口面積為焊盤尺寸的90%時(shí),會(huì)改善錫珠情況 。
橋接是SMT生產(chǎn)中常見(jiàn)的缺陷之一,它會(huì)引起元器件之間的短路,遇到橋接必須返修。
焊錫膏質(zhì)量問(wèn)題:焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時(shí)間過(guò)久后,易出現(xiàn)金屬含量增高,導(dǎo)致IC引腳橋接;焊錫膏黏度低,預(yù)熱后漫流到焊盤外;焊錫膏塌落度差,預(yù)熱后也容易漫流到焊盤外。例如在長(zhǎng)時(shí)間的印刷過(guò)程中,隨著焊錫膏中的溶劑揮發(fā),其黏度和塌落度等性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化,如果初始焊錫膏的性質(zhì)就不太穩(wěn)定,就容易在印刷后出現(xiàn)橋接問(wèn)題 。
印刷系統(tǒng)問(wèn)題:印刷機(jī)重復(fù)精度差,對(duì)位不齊(如鋼板對(duì)位不好,PCB對(duì)位不好),致使焊錫膏印刷到焊盤外,這種情況多見(jiàn)于細(xì)間距QFP的生產(chǎn);鋼板窗口尺寸與厚度設(shè)計(jì)不對(duì),以及PCB焊盤設(shè)計(jì)Sn - Pb合金鍍層不均勻,導(dǎo)致焊錫膏量偏多,從而可能造成橋接。例如在高精度的電子設(shè)備生產(chǎn)中,對(duì)印刷精度要求很高,如果印刷機(jī)的對(duì)位精度只能達(dá)到毫米級(jí),而產(chǎn)品要求的是微米級(jí),就容易出現(xiàn)橋接缺陷 。
貼放問(wèn)題:貼放壓力過(guò)大,焊錫膏受壓后漫流是生產(chǎn)中多見(jiàn)的原因。另外,貼片精度不夠,元器件出現(xiàn)移位,IC引腳變形等也易導(dǎo)致橋接。例如貼片機(jī)在貼裝較大尺寸的元器件時(shí),如果壓力設(shè)置過(guò)大,可能會(huì)使焊錫膏在引腳周圍漫流,當(dāng)相鄰引腳距離較小時(shí),就會(huì)造成橋接現(xiàn)象 。
預(yù)熱問(wèn)題:回流焊爐升溫速度過(guò)快,焊錫膏中溶劑來(lái)不及揮發(fā),也可能導(dǎo)致橋接。例如在一些自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)線中,如果回流焊爐的預(yù)熱區(qū)時(shí)間設(shè)置過(guò)短,升溫速度過(guò)快,就容易產(chǎn)生橋接缺陷 。
虛焊表現(xiàn)為SMT元件末端焊點(diǎn)高度最小為元件可焊端寬度的75%或焊盤寬度的75%,最小焊點(diǎn)高度為焊錫高度加可焊端高度的25%,焊接面焊點(diǎn)浸潤(rùn)至少270度,需要焊接的引腳或焊盤焊錫填充不足。
焊盤或引腳表面問(wèn)題:焊盤或引腳表面的鍍層被氧化,氧化層的存在阻擋了焊錫與鍍層之間的接觸,會(huì)導(dǎo)致虛焊。例如在一些儲(chǔ)存條件較差的環(huán)境中,長(zhǎng)時(shí)間放置的元器件引腳表面可能會(huì)氧化,從而在回流焊時(shí)出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。而且鍍層厚度不夠或是加工不良,很容易在組裝過(guò)程中被破壞,也會(huì)造成虛焊。比如某些低成本的元器件,其引腳鍍層較薄,在生產(chǎn)過(guò)程中容易磨損,進(jìn)而影響焊接質(zhì)量 。
焊接溫度不夠:相對(duì)SnPb而言,常用無(wú)鉛焊錫合金的熔點(diǎn)升高且潤(rùn)濕性大為下降,需要更高的焊接溫度來(lái)保證焊接質(zhì)量。如果焊接溫度不夠,就可能出現(xiàn)虛焊。例如在一些小型的回流焊設(shè)備中,如果沒(méi)有根據(jù)使用的焊錫合金調(diào)整好合適的溫度,就容易產(chǎn)生虛焊現(xiàn)象 。
預(yù)熱溫度偏低或助焊劑活性不夠:預(yù)熱溫度偏低或是助焊劑活性不夠,使得助焊劑未能有效去除焊盤以及引腳表面氧化膜,從而造成虛焊。比如在一些環(huán)境濕度較大的生產(chǎn)車間,如果助焊劑的活性不能適應(yīng)這種環(huán)境,就可能無(wú)法有效去除氧化膜,導(dǎo)致虛焊 。
鍍層與焊錫之間不匹配:鍍層與焊錫之間的不匹配也有可能產(chǎn)生潤(rùn)濕不良現(xiàn)象,進(jìn)而導(dǎo)致虛焊。例如某些特殊的鍍層材料與特定的焊錫合金在化學(xué)性質(zhì)上不兼容,就會(huì)影響焊接質(zhì)量 。
元件尺寸影響:隨著越來(lái)越多的采用0201以及01005元件之后,由于印刷的錫膏量少,在原有的溫度曲線下錫膏中的助焊劑快速的揮發(fā)掉從而影響了錫膏的潤(rùn)濕性能,容易產(chǎn)生虛焊。因?yàn)檫@些小尺寸元件的焊盤和引腳都很小,錫膏量的微小變化就可能對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生較大影響 。
釬料或助焊劑被污染:如果釬料或助焊劑被污染,也會(huì)導(dǎo)致虛焊。例如在生產(chǎn)車間,如果助焊劑容器沒(méi)有密封好,混入了雜質(zhì),就可能影響其性能,導(dǎo)致虛焊現(xiàn)象的出現(xiàn) 。
冷焊是指SMT元件上的焊錫膏回流不完全,未完全融化的現(xiàn)象。
回流溫度太低:如果回流焊接溫度不足,焊料沒(méi)有足夠的熱量進(jìn)行充分的熔合,就會(huì)出現(xiàn)冷焊特征,表面呈現(xiàn)顆粒狀外觀。例如在一些大型的PCB板焊接中,如果回流焊爐的加熱功率不足,或者溫度設(shè)置過(guò)低,就可能導(dǎo)致冷焊現(xiàn)象的發(fā)生 。
回流時(shí)間過(guò)短:即使回流溫度設(shè)置正確,但如果回流時(shí)間過(guò)短,焊錫膏也可能無(wú)法完全融化,從而產(chǎn)生冷焊。比如在一些高速生產(chǎn)線中,為了提高生產(chǎn)效率,可能會(huì)縮短回流時(shí)間,如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)合理的工藝優(yōu)化,就容易出現(xiàn)冷焊問(wèn)題。
脫焊容易造成橋連、短路、對(duì)不準(zhǔn)等現(xiàn)象。
元件引腳問(wèn)題:元件引腳扁平部分的尺寸不符合規(guī)定的尺寸,或者元件引腳共面性差(平面度公差超過(guò)±0.002英寸),扁平封裝器件的引線浮動(dòng),這些都會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)不共面或脫焊。例如一些質(zhì)量較差的元器件,其引腳在生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制,尺寸偏差較大,在回流焊時(shí)就容易出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象 。
操作過(guò)程中的損傷:當(dāng)SMD被夾持時(shí)與別的器件發(fā)生碰撞而使引腳變形翹曲,或者在操作過(guò)程中受到其他機(jī)械損傷,會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)不共面或脫焊。比如在貼片機(jī)貼裝元器件后,在后續(xù)的傳輸過(guò)程中,如果受到震動(dòng)或者與其他部件發(fā)生碰撞,就可能使引腳變形,從而影響焊接質(zhì)量 。
焊膏印刷與貼裝問(wèn)題:焊膏印刷量不足,貼片機(jī)貼裝時(shí)壓力太小,焊膏厚度與其上的尺寸不匹配,也會(huì)造成焊點(diǎn)不共面或脫焊。例如在印刷焊膏時(shí),如果模板的開(kāi)口過(guò)小或者印刷壓力不足,會(huì)導(dǎo)致焊膏量過(guò)少,進(jìn)而影響焊接質(zhì)量 。
在13℃或更低的溫度條件下Sn會(huì)發(fā)生同素異形轉(zhuǎn)變,由灰白色的β - Sn(四角形晶體結(jié)構(gòu))轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨嘈缘姆勰瞀?- Sn(立方晶體結(jié)構(gòu)),該轉(zhuǎn)變速度在 - 30℃的時(shí)候達(dá)到最大值。航空以及軍事電子經(jīng)常在該轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)作業(yè),其長(zhǎng)期可靠性受到了極大的挑戰(zhàn)。使用無(wú)鉛釬料合金同樣發(fā)現(xiàn)錫瘟現(xiàn)象的存在。例如在一些航空航天設(shè)備中,如果其電子組件在低溫環(huán)境下工作,就需要考慮錫瘟現(xiàn)象對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響 。
空洞是由于助焊劑的殘留或助焊劑清潔焊接端子產(chǎn)生的廢氣不能完全排出焊料,在焊內(nèi)部產(chǎn)生沒(méi)有焊料填充的區(qū)域,在X - Ray光線檢查下,呈現(xiàn)亮白區(qū)域或在剖面狀態(tài)下,呈現(xiàn)發(fā)暗的區(qū)域。空洞的存在可能會(huì)降低產(chǎn)品電氣性能或影響焊點(diǎn)可靠性。
錫粉氧化問(wèn)題:如果錫粉氧化,錫膏中有較多的氧分子存在,回流時(shí),會(huì)產(chǎn)生更多的廢氣,這些廢氣不能完全排除出去,殘留于焊點(diǎn)形成空洞。例如在一些儲(chǔ)存不當(dāng)?shù)暮稿a膏中,錫粉可能被氧化,使用這種焊錫膏進(jìn)行回流焊時(shí)就容易產(chǎn)生空洞 。
升溫速率問(wèn)題:升溫速率太快,特別是預(yù)熱階段,助焊劑中的稀釋劑不能完全排除出來(lái),或助焊劑反應(yīng)后產(chǎn)生的廢氣不能完全排除,這也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生空洞問(wèn)題。比如在一些回流焊工藝中,如果預(yù)熱區(qū)的升溫速率設(shè)置過(guò)高,就容易產(chǎn)生空洞現(xiàn)象 。
錫膏問(wèn)題:過(guò)期錫膏的使用或錫膏不能充分地解凍回溫,錫膏中的助焊劑可能發(fā)生變化,也會(huì)增加空洞的發(fā)生概率。由于無(wú)鉛工藝的實(shí)施,需要增加助焊劑含量以提升印刷性能及焊接效果,但過(guò)多的助焊劑也意味著會(huì)有更多的廢氣產(chǎn)生而增加空洞發(fā)生的機(jī)率 。
黑焊盤指焊盤表面化鎳浸金(ENIG)鍍層形態(tài)良好,但金層下的鎳層已變質(zhì)生成只要為鎳的氧化物的脆性黑色物質(zhì),對(duì)焊點(diǎn)可靠性構(gòu)成很大威脅。
化鎳層氧化問(wèn)題:化鎳層在進(jìn)行浸金過(guò)程中鎳的氧化速度大于金的沉積速度,所以產(chǎn)生的鎳的氧化物在未完全溶解之前就被金層覆蓋從而產(chǎn)生表面金層形態(tài)良好,實(shí)際鎳層已發(fā)生變質(zhì)的現(xiàn)象。例如在一些電鍍工藝控制不當(dāng)?shù)那闆r下,鎳槽中的化學(xué)成分比例失調(diào),就可能導(dǎo)致鎳的氧化速度加快,進(jìn)而產(chǎn)生黑焊盤現(xiàn)象 。
金層結(jié)構(gòu)問(wèn)題:沉積的金層原子之間比較疏松,金層下面的鎳層得以有繼續(xù)氧化的機(jī)會(huì)。在GalvanicEffect的作用下鎳層會(huì)繼續(xù)劣化。例如在一些長(zhǎng)期使用的電子設(shè)備中,由于金層的結(jié)構(gòu)特性,隨著時(shí)間的推移,鎳層可能會(huì)在金層下逐漸氧化變質(zhì),形成黑焊盤 。
板面存在較多的助焊劑殘留的話,既影響了板面的光潔程度,同時(shí)對(duì)PCB板本身的電氣性也有一定的影響。
助焊劑選型錯(cuò)誤:比如要求采用免清洗助焊劑的場(chǎng)合卻采用松香樹(shù)脂型導(dǎo)致殘留較多。例如在一些對(duì)板面清潔度要求較高的電子產(chǎn)品生產(chǎn)中,如果錯(cuò)誤地選擇了松香樹(shù)脂型助焊劑,就會(huì)在板面留下較多的助焊劑殘留 。
助焊劑質(zhì)量問(wèn)題:助焊劑中松香樹(shù)脂含量過(guò)多或是品質(zhì)不好容易造成殘留過(guò)多。例如一些低質(zhì)量的助焊劑,其松香樹(shù)脂的純度不夠或者含有較多的雜質(zhì),在回流焊后就容易在板面留下較多殘留 。
清洗問(wèn)題:清洗不夠或是清洗方法不當(dāng)不能有效清除表面殘留;工藝參數(shù)不相匹配,助焊劑未能有效揮發(fā)掉,也會(huì)造成助焊劑殘留。例如在清洗過(guò)程中,如果清洗液的濃度不夠或者清洗時(shí)間過(guò)短,就可能無(wú)法徹底清除助焊劑殘留。而且如果回流焊的工藝參數(shù)(如溫度、時(shí)間等)設(shè)置不當(dāng),助焊劑不能充分揮發(fā),也會(huì)在板面留下殘留 。
電阻反貼不可接受,電容反貼雖不可接受,但不會(huì)造成太大影響。側(cè)貼元件還會(huì)影響到下一步的組裝。
元件編帶問(wèn)題:在元件編帶時(shí)就反裝,電阻反貼意味著元件相對(duì)下邊緣更少的絕緣長(zhǎng)度(僅僅是剝離層和焊膏阻層)。例如在一些自動(dòng)化的元件編帶過(guò)程中,如果編帶設(shè)備出現(xiàn)故障或者程序錯(cuò)誤,就可能導(dǎo)致元件編帶時(shí)反裝,從而在回流焊后出現(xiàn)元件反貼的現(xiàn)象 。
PCBA電路板/線路板清洗劑W3210介紹
PCBA電路板/線路板清洗劑W3210是合明自主開(kāi)發(fā)的PH中性配方的電子產(chǎn)品焊后殘留水基清洗劑。適用于清洗PCBA等不同類型的電子組裝件上的焊劑、錫膏殘留,包括SIP、WLP等封裝形式的半導(dǎo)體器件焊劑殘留。由于其PH中性,對(duì)敏感金屬和聚合物材料有絕佳的材料兼容性。
PCBA電路板/線路板清洗劑W3210的產(chǎn)品特點(diǎn):
1、PH值呈中性,對(duì)鋁、銅、鎳、塑料、標(biāo)簽等敏感材料上顯示出絕佳的材料兼容性。
2、用去離子水按一定比例稀釋后不易起泡,可適用于噴淋、超聲工藝。
3、不含鹵素,材料環(huán)保;氣味清淡,使用液無(wú)閃點(diǎn),使用安全,不需要額外的防爆措施。
4、由于PH中性,減輕污水處理難度。
PCBA電路板/線路板清洗劑W3210的適用工藝:
W3210水基清洗劑適用于在線式或批量式噴淋清洗工藝,也可應(yīng)用于超聲清洗工藝。
PCBA電路板/線路板清洗劑W3210產(chǎn)品應(yīng)用:
W3210可以應(yīng)用于不同類型的焊劑殘留的水基清洗劑。產(chǎn)品為濃縮液,清洗時(shí)可根據(jù)殘留物的清洗難易程度,用去離子水稀釋后再進(jìn)行使用,安全環(huán)保使用方便,是電子精密清洗高端應(yīng)用的理想之選。