常見的SMT焊點質(zhì)量缺陷及原因分析

1、常見的SMT焊點質(zhì)量缺陷及原因分析電子技術(shù)參考2002年第2卷第2期常見的SMT焊點質(zhì)量缺陷及原因分析黃素波(中國工程物理研究院電子工程研究所四川綿陽621900)摘要簡要介紹了表面組裝技術(shù)(SMT)焊點成形可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷,對造成各種缺陷的原因進行了較為詳細的分析,提出了避免或減少缺陷的方法.關(guān)鍵詞SMT,焊點,質(zhì)量缺陷1引言SMT是當代先進的電子產(chǎn)品組裝手段,它的發(fā)展被認為是在電子器件安裝中最有意義的發(fā)展之一.近年來隨著SMT技術(shù)的發(fā)展,基本上滿足了小型化電子產(chǎn)品組裝生產(chǎn)的要求,并日趨成熟,已廣泛用于生產(chǎn)中.眾所周知,SMT的優(yōu)點是元件尺寸小,重量輕,引線密度大,抗沖擊和抗震動能力強,因

2、而產(chǎn)品性能好,成本低.但要充分發(fā)揮SMT的優(yōu)點,保證焊點的質(zhì)量是關(guān)鍵.2常見的焊點缺陷及其原因分析在實際工作中,不管是再流焊還是熱對流焊接,常遇到焊點粗糙不平整,焊點灰暗不光亮,橋接,有錫球,不沾錫,縮錫,立碑,偏移等現(xiàn)象.要避免這些現(xiàn)象的出現(xiàn),必須找出這些問題的成因.2.1造成焊點粗糙不平整的原因a.錫膏不純,鋅,鐵,金,銅,鋁等含量超標:如果其含量超出規(guī)定量,放置在空氣中很易被氧化,會影響最終焊點的光潔度和可靠性;b.在焊點熔化后到凝固之前被振動:若此時印制板被振動,勢必會影響焊點的形狀,冷卻后,被振動過的焊點將會粗糙不平整.2.2造成焊點灰暗不光亮的原因a.熔焊時間過長,使焊料長時間高溫

3、暴露在空氣中,焊料中的少量金屬被氧化,使焊點發(fā)暗:b.用了酸性過度的焊劑,未用合適的清洗劑及時進行清洗:焊劑的目的是利用其活性除去被焊表面的氧化物和其它污染物,從而達到充分潤濕的作用.酸性強的焊劑雖然具有更高的活性,但同時也具有較強的腐蝕性,焊接后如不馬上清洗,就會在潮濕的環(huán)境中腐蝕焊點,使焊點發(fā)黑.收稿日期:2002.1.15常見的SMT焊點質(zhì)量缺陷及原因分析472.3造成橋接的原因a.焊膏中氧化物含量較高:在理想情況下,焊膏中的氧化物越少越好,較高的氧化物會降低焊料的可焊性,使焊膏以粉狀形式殘留在焊盤上,造成鄰近焊盤之間的橋接:b.過量的焊膏形成塌陷:焊膏過量,在安放上元件后使焊膏超出焊盤

4、的邊界,造成熔焊時焊膏向外流動,產(chǎn)生橋接:c.放置偏差:在貼裝過程中引起的任何偏差都將減少相鄰引腳和焊區(qū)的間隔,同時會增加焊錫橋接形成的機會.2.4造成錫球的原因a.預(yù)熱時升溫太快:預(yù)熱的主要作用是使組裝件達到一個熱平衡,同時揮發(fā)掉焊膏中多余的水分和溶劑.如果升溫太快,將使焊膏表面的溫度過高,內(nèi)部的溫度過低,多余的水分和溶劑沒有完全揮發(fā)掉,這樣就會發(fā)生"爆炸",形成很多小的錫球;b.熱熔焊之前焊膏吸收了過多水份:如果空氣中濕度較高,焊膏中吸收了過多的水分,熱熔焊之前又未被完全烘干,熱熔焊時就會形成強烈的沸騰,會在板面濺射產(chǎn)生焊球:c.焊膏被氧化:焊膏中氧化物含量對產(chǎn)生焊料球

5、的影響,呈直線上升趨勢,一般認為氧化物含量0.596以上時,焊料球?qū)⒚黠@增多,因此氧化物含量0.596以上的焊膏就不應(yīng)再使用:d.焊膏太多:焊點處焊料的量應(yīng)滿足其機械強度的要求,但又不能太多,多余焊膏從焊盤中分離出去形成錫球.每一焊接點焊料的最佳量應(yīng)為0.62mg:e.零件安放壓力過大,使焊膏被擠出焊盤圖形的邊界,熱熔焊后,被擠出的焊膏形成錫球,而焊接元件的焊膏量卻不夠.2.5造成不沾錫,縮錫的原因a.焊盤或元件引腳的可焊性不符合要求:這是由被焊材料表面的氧化引起的,一般焊接所用的焊劑能夠破壞和清除這些氧化層,但如果氧化層非常厚,會形成非潤濕焊接點:b.元件引腳與焊盤不共面:這是指安放元器件時

6、,元件引腳沒對準焊盤,導(dǎo)致引腳與焊盤脫離,沒有形成焊接:c.元件引腳與焊盤熱量分布不均:如果元件引線比印制板焊盤較快達到焊料的液態(tài)溫度,這樣熔化的焊料將優(yōu)先濕潤元件的引線,焊料可能沿著引線流動并且離開焊盤,這種"抽芯"現(xiàn)象主要出現(xiàn)在"J"形引線元件:d.預(yù)熱時間和溫度不當:當預(yù)熱時間和溫度不當時,焊劑在熱熔焊之前除去焊盤和元件引腳上氧化層的作用會被削弱.2.6造成立碑現(xiàn)象的原因a.焊盤設(shè)計缺陷,焊盤間寬度過大:過大的焊盤距離使無引線元件一端接觸不到焊盤,熔化焊錫的表面張力把元件拉向接觸到元件的一端焊盤,使元件豎立起來:48電子技術(shù)參考2002年第2卷第2

7、期b.兩焊盤焊膏沒有同時熔化:無引線元件一端的焊膏比另一端先熔化,熔化端焊錫的表面張力把元件從另一端仍是固態(tài)焊膏中拉離,從而造成立碑;C.兩邊點膏量不均勻,有較大差別:造成同時熔化焊錫時的表面張力不同,元件被拉向張力大的一方,形成立碑;d.安放后元件位置移動:一端仍在焊盤上,另一端已脫離焊盤,從而使元件被拉向一端焊盤,形成立碑.2.7造成偏移的原因a.元件安放的位置不當:如果元件的端接面很大一部分超出相應(yīng)焊盤之外,焊接后元件定會偏移,焊點也不可能獲得適當?shù)暮附訌姸?b.焊膏量不均勻:熔化時的表面張力使元件向焊膏多的一面偏移;C.焊膏中焊劑含量太高,焊接過程中焊劑的流動導(dǎo)致元器件移位.3提高SM

8、T焊點質(zhì)量的途徑一個良好可靠的焊錫連接應(yīng)是什么樣的呢?應(yīng)該是表面浸潤良好,完美光滑,焊錫量合適,在使用期限內(nèi),保證電器和機械兩方面的性能滿足使用要求,不出故障.怎樣才能得到滿足使用要求的焊點呢?通過總結(jié)實際操作經(jīng)驗,要得到滿足使用要求的焊點,應(yīng)做好以下六個方面的工作.3.1焊盤設(shè)計PCB焊盤設(shè)計應(yīng)符合貼片元件的裝載要求,焊盤的大小,尺寸,弓l腳之間的間隙都應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求.3.2焊膏選擇焊膏的選擇直接關(guān)系到焊接質(zhì)量的優(yōu)劣,焊膏的金屬含量及粘度應(yīng)符合絲印或點膏的要求,同時也應(yīng)符合焊接方式的要求,焊膏低溫儲存(5IOC)在回溫后才可開蓋使用,不使用過期錫膏.3.3絲印或點膏絲印或點膏時,應(yīng)將焊膏

9、準確地印(點)在焊盤位置上,且要嚴格控制焊膏絲印(點)量,應(yīng)避免焊錫量少或塌陷現(xiàn)象.3.4貼片對于小批量電子產(chǎn)品的表面組裝來說,一般均采用手工貼放,貼放時應(yīng)注意:a.看清方向:注意元器件的標記和正負極;常見的SMT焊點質(zhì)量缺陷及原因分析49b.對位準確:對位不準會使焊膏沾污焊盤,從而引起橋接或焊料出現(xiàn)空缺:C.用力適當:貼放時應(yīng)避免在元件上施加不適當?shù)膹埩驂毫?d.鑷子應(yīng)夾住元件的外殼,而不應(yīng)夾住引腳或端接頭;e,沒有貼放準確的元件,在重新貼放之前應(yīng)加以清洗.3,5焊接SMT焊接必須根據(jù)PCB的材料,元器件封裝形式,焊膏的特性來進行,由于焊膏中含有少量的水分,粘接劑等,應(yīng)該在熔融之前得以揮發(fā)

10、,這就要求焊接時必須有升溫,預(yù)熱,焊接,冷卻四個過程,在此過程中,預(yù)熱極為關(guān)鍵,即在110150時保持一定的時間,這個過程不僅可使水分,粘接劑充分揮發(fā),也可使器件達到一個熱平衡,避免熱沖擊,焊接時間不一定很長,達到熔點溫度183即可.再流焊接時,在進入紅外爐前,PCB的移動應(yīng)平穩(wěn),應(yīng)自檢元器件在貼放或移動時有無位移,對大器件和有極性的元件方向應(yīng)再次進行核對.3,6清洗不同的焊劑應(yīng)選擇不同溶劑來清洗,如松香基和合成焊劑的清洗最好采用溶劑清洗,水溶性有機酸焊劑可使用水清洗.要求焊接后最好盡快清洗,殘留物在板上留存的時間越長越難清除.所謂水清洗,很少單獨使用水,而需添加各種化學藥品,如:a.對采用有

11、機酸焊劑清洗時,需加入中和劑:b.對采用松香焊劑清洗時,由于松香焊劑殘留物是不溶于水,需加入有效的皂化劑變成水溶性皂;C.當需要改進潤濕特性,增加穿透窄間隙能力時,需加入表面活化劑,此時要加入分散劑來幫助除去不可溶的粒子.4結(jié)束語綜上所述,要避免或減少SMT焊點成形質(zhì)量缺陷,從操作及:藝角度來講,要注意:a.焊膏純度要滿足要求,且熔焊時間不能過長;b.焊劑選擇要適當,注意采用合適的溶劑,且及時清洗:C.焊膏印(點)量要滿足要求,印(點)后要在規(guī)定的時間內(nèi)貼片,上爐:d.貼片時零件安放壓力要適中:e.貼片后的工件在進行工序轉(zhuǎn)移時,傳送要保持平穩(wěn);f.焊爐溫度曲線設(shè)置要恰當.影響焊點質(zhì)量的因素有很多,有些是表面安裝設(shè)備自身缺陷(點膠對位精度,針管通暢程度;貼片機對位精度,傳送穩(wěn)定度;焊爐固有溫區(qū),傳送穩(wěn)定度等)引起的,這些缺陷很難避5O電子技術(shù)參考2002年第2卷第2期免;有些是因為操作或工藝原因(如本文所提及的原因)引起的,這些缺陷通過改進工藝方法,嚴格規(guī)范操作是可以避免的.參考文獻lStephenWHinch.表面安裝技術(shù)手冊.陶輔文,江錫全譯.北京:兵器工業(yè)出版社,19922約翰.伊.特拉依塞.華興情報所電子情報室譯.表面安裝技術(shù)設(shè)計指南,1991作者簡介:黃素波(1969一),女,現(xiàn)從事無線電裝接工作.(上接第4