SMT用焊錫膏使用過程中常見問題之原因分析

1、S MT用焊錫膏使用過程中常見問 題之原因分析作者:日期:焊接短路經(jīng)常岀現(xiàn)在引腳較密的IC上或間距較小的片狀元件間. 焊膏過量：鋼網(wǎng)厚度及開孔尺寸不恰當(dāng)，印刷支撐不平或支撐點分布太少，PCB的平整性差及鋼網(wǎng)的張力不符合標(biāo)準(zhǔn)和鋼網(wǎng)清洗沒有按照規(guī)定，引起局部或者整體錫厚。建議對策根據(jù)產(chǎn)品是否有細(xì)小元件選擇不同厚度的鋼網(wǎng)，根據(jù)測量錫膏厚度的 CPK直，調(diào)整印刷機(jī)支撐塊及印刷速度、刮刀壓力等參數(shù)，定時檢查鋼網(wǎng)張力符合標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)品選擇適合的自動及手動清洗鋼網(wǎng)的方式和頻率印刷偏移過大：PCB固定裝置不佳，機(jī)器手動或者自動定位及矯正精度差，一般印 刷偏移量超出1/4焊盤以上判斷為印刷偏移。建議對策調(diào)整印刷

2、機(jī)固定裝置，調(diào)整印刷精度及可重復(fù)性，增加PCB光識別能力。焊膏塌邊，包括以下三種：A）印刷塌邊焊膏的粘度較低，觸變性差，印刷后發(fā)生流動塌邊；鋼網(wǎng)孔壁粗糙有凸凹，印刷 時滲錫，脫膜時產(chǎn)生拉尖而產(chǎn)生類似的塌邊現(xiàn)象，刮刀壓力過大造成錫膏成形破 壞。建議對策選擇粘度適中的焊膏；采用激光切割或其它較好的鋼網(wǎng)；降低刮刀壓 力。B）貼裝時的塌邊貼片機(jī)在貼裝SOP、QFP、QFN、CSP類元件時，壓力過大使焊膏外形變化而 發(fā)生塌邊.建議對策調(diào)整貼裝壓力及貼裝高度.C）焊接加熱時的塌邊回流預(yù)熱升溫過快，焊膏中的溶劑成分揮發(fā)速度過快，致使焊料顆粒被擠岀焊區(qū) 而塌邊.建議對策根據(jù)錫膏置供應(yīng)商提供的 Profile

3、參數(shù)（溫度、時間）設(shè)置爐溫 . 細(xì)間元件Pad的位置、長度、寬度設(shè)計與元件腳分布、尺寸不搭配。建議對策新產(chǎn)品試做開始時確認(rèn)搭配是否符合PCB或者元件設(shè)計規(guī)范 。Topf錫珠 Solder Ball 在“SMT表面貼裝"焊接制程中，焊錫珠的產(chǎn)生原因是多方面，回流焊的“溫度、 時間、焊膏的質(zhì)量、印刷厚度，焊膏的組成及氧化度、鋼網(wǎng)（模板）的制作及開口、焊膏是否吸收了水分，裝貼壓力”元器件及焊盤的可焊性、再流焊溫度的設(shè)置、。 以及其它外界環(huán)境的影響都可能是焊錫珠產(chǎn)生的原因。錫珠一般主要發(fā)生在Chip元件周圍，尺寸一般在 0.2 0.4m m之間，錫膏回溫不充分，開封后造成吸潮形成 錫珠.建議

4、對策模板的制作及開口。我們一般根據(jù)印制板上的焊盤來制作模板，所以 模板的開口就是焊盤的大小。在印刷焊膏時，容易把焊膏印刷到阻焊層上，從而 在再流焊時產(chǎn)生焊錫珠。因此，我們可以這樣來制作模板，把模板的開口比焊盤的 實際尺寸減小10%,另外，可以更改開口的外形來達(dá)到理想的效果。模板的厚 度決定了焊膏的印刷厚度，所以適當(dāng)?shù)販p小模板的厚度也可以明顯改善焊錫珠現(xiàn) 象.我們曾經(jīng)進(jìn)行過這樣的實驗：起先使用0 .18mm厚的模板，再流焊后發(fā)現(xiàn)阻容元件旁邊的焊錫珠比較嚴(yán)重，后來，重新制作了一張模板，厚度改為0 .15mm,再流焊基本上消除了焊錫珠。印刷工藝的不確定性也是影響印刷質(zhì)量的重要因素，比如沒有性能良好的

5、印刷設(shè)備，印刷方法不正確，刮刀壓力等等制約因素.建議對策選擇性能優(yōu)良的印刷設(shè)備，嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行作業(yè)。確保印刷的 精確性，從而達(dá)到良好的焊接效果。 錫膏回溫不充分，開封后造成吸潮。建議對策按錫膏廠家規(guī)定的回溫時間在室溫條件下單獨回溫，也可通過錫膏攪 拌機(jī)可加速回溫.錫膏含氧量過多，錫粉顆粒度不好，錫粉氧化嚴(yán)重。建議對策選用錫膏生產(chǎn)控制條件好的廠商。 環(huán)境溫度過高或者濕度過大，一般溫度越高，錫膏黏度就越小，濕度越大，吸濕后的錫膏里面攙雜有水分在回流時也容易造成錫珠飛濺。建議對策生產(chǎn)環(huán)境溫度控制在 25+-3，濕度控制在50 % +-10%。回流焊預(yù)熱不充分，在進(jìn)入焊接區(qū)前的板面溫度與焊接區(qū)溫

6、度有較大落差，即在預(yù)熱后段至焊接開始階段升溫過快導(dǎo)致濺錫產(chǎn)生了錫珠；另預(yù)熱升溫太快，錫膏發(fā)生熱坍塌，被擠岀的部分錫膏在回流時無法拉回而產(chǎn)生了錫珠。建議對策按照錫膏供應(yīng)商建議的爐溫曲線調(diào)配爐溫。 PCB在印刷或搬運過程中，有油漬或水分粘到 Pad上.建議對策嚴(yán)格管控作業(yè)，在生產(chǎn)時盡量不人為移動PCB，或者帶手套拿板邊。焊錫膏中助焊劑本身調(diào)配不合理有不易揮發(fā)溶劑或液體添加劑或活化劑。建議對策要求供應(yīng)商支持解決，嚴(yán)格控制原材料。印刷后的錫膏被過度擠壓造成形狀的嚴(yán)重破壞。建議對策控制貼片壓力或者人為因素。 PCB焊盤設(shè)計不當(dāng)、Stencil開孔及厚度設(shè)計不當(dāng)。建議對策更改這方面的設(shè)計（鋼網(wǎng)開防錫珠設(shè)計

7、），使元件與印刷的錫膏很好的搭配.Topf焊后板面有較多殘留物板面較多殘留物的存在，既影響了板面的光潔程度，對 PCB本身的電氣性也有一定的影 響；主要原因有以下兩個方面.在推廣焊錫膏時，不了解客戶的板材狀況及客戶的要求，或其它原因造成的選型錯誤；例如：客戶要求是要用免清洗無殘留焊錫膏，而錫膏生產(chǎn)廠商提供了松香樹 脂型焊錫膏，以致客戶反映焊后殘留較多。在這方面焊膏生產(chǎn)廠商在推廣產(chǎn)品時 應(yīng)該注意到。焊錫膏中松香樹脂含量過多或其品質(zhì)不好；這應(yīng)該是焊錫膏生產(chǎn)廠商本身的技術(shù) 問題。Topf印刷時岀現(xiàn)拖尾、粘連、圖像模糊等問題印刷在工藝控制過程中顯得尤其重要，這里針對印刷問題做如下闡述。 錫膏的工藝選型

8、不對，錫膏觸變性差，或者是焊錫膏保存不當(dāng)或者已過使用期限 粘性被破壞等。建議對策根據(jù)自身之工藝條件選擇適合黏度等級和錫粉顆粒型號的錫膏，按規(guī) 定保存和使用錫膏錫膏中的金屬成份偏低，助焊劑成份比例偏高所致.建議對策錫粉與助焊劑重量比及體積比應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)配 刮刀材質(zhì)、長度選用不當(dāng)，刮刀損壞，刮刀水平不好，印刷機(jī)固定裝置松動或者不 平。建議對策檢查調(diào)整刮刀，選用合適的刮刀，調(diào)整印刷機(jī)固定裝置。 印刷機(jī)參數(shù)設(shè)置不佳，印刷機(jī)參數(shù)包括印刷速度、刮刀壓力、脫膜距離及速度， 清洗頻率及清洗方法。建議對策根據(jù)產(chǎn)品特性調(diào)整印刷參數(shù)。網(wǎng)板與基板的吻合間隙太大，造成滲錫。建議對策用手指敲擊檢查鋼網(wǎng)跟基板的密合度，

9、調(diào)整網(wǎng)板與基板之間的間隙。錫膏在使用前未充分?jǐn)嚢?，錫膏混合不均勻。建議對策使用攪拌機(jī)攪拌（2-3分鐘），手動攪拌（35分鐘，60-80 次/ 分鐘）時注意將錫膏整體攪拌.鋼網(wǎng)制作精度差，孔壁粗糙不平。建議對策選擇設(shè)備較好的鋼網(wǎng)供應(yīng)商 ，或者使用較好的鋼網(wǎng)，鋼網(wǎng)有蝕刻、激 光、電鑄三種。Topf焊點上錫不飽滿焊膏中助焊劑的活性不夠，未能完全去除PCB焊盤或SMD焊接位的氧化物。PCB 焊盤或SMD旱接位有較嚴(yán)重氧化現(xiàn)象；在過回流焊時預(yù)熱時間過長或預(yù)熱溫度過 高，造成了焊錫膏中助焊劑活性失效 ，如果是有部分焊點上錫不飽滿，有可能是焊 錫膏在使用前未能充分?jǐn)嚢柚竸┖湾a粉未能充分融合；回流焊焊接區(qū)溫

10、度過低， 焊點部位焊膏量不夠建議對策檢查是否為同批次，如果是則為供應(yīng)商問題，如果不是則為人員保管 使用方法不當(dāng)造成針對細(xì)孔如果錫粉型號選用不正確，或者錫粉均圓度不好也是造成錫少的主要原因。建議對策根據(jù)產(chǎn)品選用對應(yīng)的錫粉型號，并且保證錫粉的均圓度合符標(biāo)準(zhǔn)。 PCB焊盤或SMD焊接位有氧化嚴(yán)重，吃錫不良。建議對策對物料進(jìn)行檢驗，看是原料問題還是保存不當(dāng)，然后采取響應(yīng)措施。在過回流焊時預(yù)熱時間過長或預(yù)熱溫度過高，造成了焊錫膏中助焊劑活性過早失效。建議對策將回流焊預(yù)熱升溫斜率和活性時間控制在錫膏供應(yīng)商建議值范圍內(nèi).回流焊焊接區(qū)溫度過低，或者熔融時間太短、太長，不能充分的潤濕、再氧化.建議對策控制回流焊

11、溫度在規(guī)定范圍內(nèi) 。 回流焊預(yù)熱區(qū)溫度嚴(yán)重偏高，造成錫珠飛濺，從而導(dǎo)致焊點錫量不足。建議對策這種情況一般發(fā)生在溫區(qū)較少的小型回流焊，建議第一溫區(qū)溫度不 可超過190度，特殊示情況而定。 印刷脫膜太快和太慢，致使部分錫膏還殘留在網(wǎng)孔上，鋼網(wǎng)網(wǎng)孔處理太過粗糙或者開孔尺寸不夠，錫膏太干或者錫膏黏度太大都會造成錫量不足的現(xiàn)象。建議對策調(diào)整印刷脫膜速度（一般0.5-0.8mm/s ），鋼網(wǎng)使用激光切割或者激光 加電拋光，針對工藝要求嚴(yán)格可使用電鑄鋼網(wǎng)，減少錫膏在鋼網(wǎng)上的靜止停留時 間，使用適合黏度錫膏 。 鋼網(wǎng)堵孔，錫膏印刷偏薄，元件吃錫面積大（Shielding Cover/Frame ）建議對策加強(qiáng)

12、清洗，增加鋼網(wǎng)厚度（考慮有細(xì)小間距元件可開 Step up鋼網(wǎng)） 或者加大開孔尺寸，可開到焊盤以外，另外也可考慮基板和網(wǎng)板的一些特殊設(shè)計。另外，OSP板在經(jīng)過多次工藝之后（SMT DIP）由于焊盤防氧化層太薄，由于高溫 的影響導(dǎo)致焊盤氧化可焊性降低。建議對策1、 增加PCB焊盤防氧化層（表面鍍金或鍍銀），增加焊盤可焊性能。2、控制好設(shè)備焊接溫度，焊接時間.3、 PCB本身工藝特性的改善，據(jù)需要可以給PCB添加高溫保護(hù)膠或者根據(jù)實際情況增加治具Topf焊點不光亮一般來講，焊點光亮程度只是外觀因素，然而現(xiàn)在大多數(shù)客戶首先通過外觀來衡量錫膏 的差異性，根據(jù)鉛本身的金屬性質(zhì)因素，有鉛錫膏大部分產(chǎn)品比較

13、光亮，含銀光亮度相對較好。 而無鉛因其產(chǎn)品本身特性，表面比較粗糙因此肉眼看起來沒有有鉛的光亮。下面為影響焊點光亮度的一些因素。將不含銀（或含銀少）焊膏焊后的產(chǎn)品焊點和含銀（或含銀多）焊膏焊后的產(chǎn)品焊 點相比較肯定會有些差距，這就要求客戶在選擇焊錫膏時向供應(yīng)商說明其焊點的 要求。焊膏中錫粉有氧化現(xiàn)象，這要求供應(yīng)商提供高純度的焊料粉制作的錫膏。焊膏中焊劑本身添加消光劑，特殊產(chǎn)品只提供給有特殊要求的客戶。焊后有松香或有色樹脂的殘留存在焊點的表面，特別是選用松香型焊膏時，雖然 說松香型焊劑和免清洗焊劑相比會使焊點稍微光亮，但其殘留物的存在往往會影 響這種效果，特別是在較大焊點或IC腳部位更為明顯；但焊

14、后有清洗，焊點光澤 度應(yīng)有所改善。 回流時間過長，預(yù)熱溫度太低也會造成焊點變色，可增加氮氣保護(hù)回流時可通過增加峰值溫度和加速冷卻來改善焊點的亮度。我司目前常用錫膏主要有如下幾個種類，所有產(chǎn)品都屬于自主研發(fā)，生產(chǎn)，并具備自主知識產(chǎn)權(quán)。有鉛系列主要有UB915#，UB916#,UB926#無鉛系列有 UB9801# ,UB9802 #，UB9803# UB9803-L,UB9805 #。由于鉛具有良好的光澤，焊接后的焊點光亮度比無鉛焊膏表面看起來要好。從SMT 工藝角度來看并不能僅僅從外觀去判定焊接產(chǎn)品焊點的好次。無鉛焊接的工藝條件相對有鉛錫膏來講要更嚴(yán)格（比如印刷,SMT貼片，回流爐性能，溫度參

15、數(shù)以及其它環(huán)境因素等）都是保證良好焊接性的重要因素。Topf焊后元件立碑“焊后元件立碑"是SMT焊接工藝中特有的一個現(xiàn)象，比較容易立碑為0402和0201之Chip小元件，如果0805等較大元件有立碑現(xiàn)象一般為元件氧化或者偏位嚴(yán)重。立碑的力學(xué)原理就是Chip零件兩端受力不平衡所致，不平衡產(chǎn)生原因有六，如下： 印刷錫膏量不均，印刷精度不穩(wěn)定 ，鋼網(wǎng)開孔以及印刷參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。還包括貼裝偏移，電極尺寸和浸潤性，溫度上升差異性，以及焊膏的性能等諸多方面制約.建議對策選擇合適的鋼網(wǎng)厚度控制錫量，保證鋼網(wǎng)張力正常，PCB支撐穩(wěn)固， 印刷精度和可重復(fù)性好 貼片機(jī)元件吸著不穩(wěn)以及貼裝精度不高，造成貼

16、裝不平及位移，導(dǎo)致零件在Reflow矯正位置時產(chǎn)生突然的不均衡力。建議對策檢查吸嘴真空無異常以及 Feeder進(jìn)料準(zhǔn)確，提升貼片的精度； Profile 設(shè)置不當(dāng)，熔化之前升溫過快使元件兩端受熱不均，融化有先后，另氮氣爐含氧量過低導(dǎo)致熔錫潤濕力過強(qiáng)。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'C,時間為60 90秒左右。建議對策增加恒溫時間，降低升溫斜率，控制氧含量，不使用氮氣元件端電極或PCB PAD可焊性差，Chip兩端在錫熔化時的錫爬升力度不一致導(dǎo) 致拉力不均。建議對策此為物料電極氧化，更換物料0K PCB設(shè)計不佳，SMT的組裝質(zhì)量與PCB焊盤設(shè)計有直接的、十分重要的關(guān)系.如果 PCB焊盤設(shè)計正確，貼裝時少量的歪斜可以在再流焊時，由于熔融焊錫表面張力的作用而得到糾正（稱為自定位或自校正效應(yīng)）；相反，如果PCB焊盤設(shè)計不正確，即 使貼裝位置十分準(zhǔn)確，再流焊后反而會岀現(xiàn)元件位置偏移、立碑，吊橋等焊接缺陷. 建議對策為了滿足焊點的可靠性要求， PCB