回流焊是SMT裝配工藝的主要連連方法, 而焊錫膏是回流焊上最重要的原材料之一。這種焊接可把所需要的焊接性極好地結(jié)合在一起,這些些特性包括易于加工,對各種SMT設(shè)計有廣泛的兼容性,具有高的焊接可靠性以及成本低等;然而,在回流焊接被用作為生要的SMT元件級和板綴互連連的時候,它也受到要求進(jìn)一步改進(jìn)焊接性的挑戰(zhàn),事實上,回流焊技術(shù)能否經(jīng)受住這一挑戰(zhàn)將決定焊膏能否繼續(xù)作為首要的SMT加工焊接材料,尤其是在超細(xì)微間距技術(shù)不斷取得進(jìn)展的情況下.下面我們將探討影響改進(jìn)回流焊接性能的幾個問題,為激發(fā)工業(yè)界研究出解決這一課的新方法,我們分別對每個問題簡要介紹如下:
底版元件的固定
層回流焊接已采用多年,在此,先對第一面進(jìn)行印刷布布線,安裝元件和軟熔,然后翻過來對電路板的另一面進(jìn)行加工處理,為了更節(jié)省起見,某些工藝省去了對第一面的軟迷,而是同時軟熔頂面和底面,典型的例子是電路板底面上僅有小的元件,如芯片電容器和芯片電阻器,出于印刷電路板(PCB)的設(shè)計越來越復(fù)雜,裝在底面的元件也越來越大,結(jié)果軟熔時元件脫落成為一個重要的問題.顯然,元件脫落現(xiàn)象是由于軟熔時熔化了的焊料對元件垂直固定力不足,而垂直固定力不足可歸因于元件重量增加,元件的可焊性差,焊劑的潤濕性或焊料量不足等,其中,每一個因素是最根本的原因.如果在對后面的三個因素加以改進(jìn)后仍有元件脫落現(xiàn)象艷情在,就必須使用SMT粘結(jié)劑.顯然,使用粘結(jié)劑將會使軟熔時元件自對準(zhǔn)的效果變差.
虛焊、假焊
虛焊是在相鄰的引線之間形成焊橋.通常,所有能引起焊膏脫落塌落的因素都會導(dǎo)致虛焊,這些因素包括:
1,加熱速度太快;
2,焊膏的觸變性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢復(fù)太慢;
3,金屬負(fù)荷或固體含量太低;
4,粉料粒度頒太廣;職工
5,焊劑表面張力太小.
但是,塌落并非必然引起未焊滿,在軟熔時,熔化了的未焊滿焊料在表面張力的推動下有斷開的可能,焊料流失現(xiàn)象將使未焊滿問題變得更加嚴(yán)重.在此情況下,由于焊料流失而聚集在某一區(qū)域的過量的焊料將會使熔融焊料變得過多而不易斷開.
除了引起焊膏塌落的因素外,下面的因素也引起不滿焊的常見原因:
1,相對焊點之間的空間而言,焊膏熔敷太多;
2,加熱溫度過高;
3,焊膏受熱速度比電路板更快;
4,焊劑潤濕速度太快;
5,焊劑蒸氣壓太大;
6,焊劑的溶劑成分太高;
7,焊劑樹脂軟化點太低.
繼續(xù)潤濕
焊料膜的斷續(xù)潤濕是指出現(xiàn)在光滑的表面上,這是由于焊料表面能粘在大多數(shù)的固體金屬表面上,,并且在融化了的焊料覆蓋層下隱藏著某些未被潤濕的點,因此,在最初用熔化的焊料來覆蓋表面時,會有繼續(xù)潤濕的現(xiàn)象出現(xiàn).亞穩(wěn)態(tài)的熔融焊料覆蓋層在最小表面能驅(qū)動力的作用下會發(fā)生收縮,不一會兒之后就聚集成分離的小球和脊?fàn)疃d起物.繼續(xù)潤濕也能由部件于熔化的焊料相接觸時放出的氣體而引起.由于有機(jī)物的熱分解或無機(jī)物的水合作用而釋放的水份都會產(chǎn)生氣體.水蒸氣是這些有關(guān)氣體的最常見的成份,在焊接溫度下,水蒸氣具有極強(qiáng)的氧化作用,能夠氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面(典型的例子是在熔焊料交界上的金屬氧化物表面).常見的情況是較高的焊接溫度和較長的停留時間會導(dǎo)致更為嚴(yán)重的斷續(xù)潤濕現(xiàn)象,尤其是在基體金屬之中,反應(yīng)速度的增加會導(dǎo)致更加猛烈的氣體釋放.與此同時,較長的停留時間也會延長氣體釋放的時間.以上兩種方法都會增加釋放氣體量,消除繼續(xù)潤濕現(xiàn)象的方法是:
1,降低焊接溫度;
2,縮短軟熔的停留時間;
3,采用流動的惰性氣氛;
4,降低污染程度.
低殘留物
對不用清理的軟熔工藝而言,為了獲得裝飾上或功能上的效果,常常要求低殘留物,對功能要求方面的例子包括”通過在電路中測試的焊劑殘留物來探查測試堆焊層以及在插入接頭與軟熔焊點附近的通孔之間衽電接觸”,較多的焊劑殘渣常會導(dǎo)致在要實行電接觸的金屬層上有過多的殘留物覆蓋,這會妨礙電連接的建立,在電路密度日益增加的情況下,這個問題越發(fā)受到人們的關(guān)注.
顯然,不用清理的低殘留物焊膏是滿足這個要求的一個理想的解決方法然而,與此相關(guān)的軟熔必要條件卻使這個問題變得更加復(fù)雜了.為了預(yù)測在不同級別的惰性軟熔中低殘留物焊膏的焊接性能,提出一個半經(jīng)驗的模型,這個模型預(yù)示,隨著氧含量的降低,焊接性能會迅速地改進(jìn),然后逐漸趨于平穩(wěn),實驗結(jié)果表明,,隨著氧濃度的降低,焊接強(qiáng)度和焊膏的潤濕能力會有所增加,此年,焊接強(qiáng)度也隨著焊劑中固體含量的增加而增加.實驗數(shù)據(jù)所提出的模型是可比較的,并強(qiáng)有力地方證明了模型是有效的,能夠用以預(yù)測焊膏與材料的焊接性能,因此,可以斷言,為了在焊接工藝中成功地采用不用清理的低殘留物焊料,應(yīng)當(dāng)使用惰性的軟熔氣氛.
間隙
間隙是指在元件引線與電路板焊點之間沒有形成焊點.一般來說,這可歸于以下四方面的原因:
1,焊料熔敷不足;
2,引線共面性差;青團(tuán)
3,潤濕不夠;
4,焊料耗損
這是由預(yù)鍍錫的印刷電路板上焊膏塌落,引線的芯吸作用(2,3,4)或焊點附近的通孔引起的,引線共面性問題是新的重量較輕的12密耳(um)間距的四芯線扁平集中電路（QFPQuad flat packs）的一個特別令人關(guān)注的問題，為了解決這個問題，提出了在裝配之前用焊料來預(yù)涂覆焊點的方法（9），此方法是擴(kuò)大局部焊點的尺寸并沿著鼓起的焊料預(yù)覆蓋區(qū)形成一個可控制的局部焊接區(qū)，并由此來抵償引線共面的變化和防止間隙，引線的芯吸作用可以通過減慢加熱速度以及讓底面比頂面受熱更多來加以解決，此外，使用潤濕速度較慢的焊劑，較高的活化溫度能延緩熔化的錫膏（如混有錫粉和鉛粉的焊膏）也能最大限度地減少芯吸作用，在用錫鉛覆蓋層光整電路板之前，用焊料掩膜來覆蓋連接路徑也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。
焊料成球
焊料成球是最常見也是最棘手的問題這指軟熔工序中焊料在離主焊料熔池不遠(yuǎn)的地方凝固成大小不等的球粒；大多數(shù)情況下，這些球粒是由焊膏中的焊料粉組成的，焊料成球使電路板會有電路短路，漏電和焊接點上焊料不足等問題發(fā)生。隨著細(xì)微間距技術(shù)和不用清理的焊接方法的進(jìn)展，人們越來越迫切地要求使用無焊料成球現(xiàn)象的SMT工藝。
引起焊料成球（1，2，4，20）的原因包括：
1，由于電路印制工藝不當(dāng)而造成的油漬；菜花
2，焊膏過多地暴露在具有氧化作用的環(huán)境中；
3，焊膏過多地暴露在潮濕環(huán)境中；
4，不適當(dāng)?shù)募訜岱椒ǎ?/div>
5，加熱速度太快；
6，預(yù)熱斷面太長；
7，焊料掩膜和焊膏間的相互作用；
8，焊劑活性不夠；
9，焊粉氧化物或污染物過多；
10，塵粒太多；
11，在特定的軟熔處理中，焊劑里混入了不適當(dāng)?shù)膿]發(fā)物；
12，由于焊膏配方不當(dāng)而引起的焊料塌落；
13，焊膏使用前沒有充分恢復(fù)至室溫就打開包裝使用；
14，印刷厚度過厚導(dǎo)致“塌落”形成錫球；
15，焊談吐中金屬含量偏低。
焊料結(jié)珠
焊料結(jié)珠是在使用焊膏和SMT工藝時焊料成球的一個特殊現(xiàn)象，簡單地說，焊珠是指那些非常大的焊球，其上粘帶有（或沒有）細(xì)小的焊料球（11）。它們形成在具有極低的托腳元件如芯片電容器的周圍。焊料結(jié)珠是由焊劑排氣而引起，在預(yù)熱階段這種排氣作用超過焊膏的內(nèi)聚力，排氣促進(jìn)了焊膏在低間隙元件下形成孤立的團(tuán)粒，在軟熔時，熔化了的孤立焊膏再次從元件下冒出來，并聚結(jié)起。
焊接結(jié)珠的原因包括：
1，印刷電路的厚度太高；
2，焊點和元件重疊太多；
3，在元件下涂了過多錫膏；
4，安置元件的壓力太大；
5，預(yù)熱時溫度上升速度太快；
6，預(yù)熱溫度太高；
7，在濕氣從元件和阻焊料中釋放出來；
8，焊劑的活性太高；
9，所用的究料太細(xì)；
10，金屬負(fù)荷太低；
11，焊膏塌落太多；
12，焊粉氧化物太多；
13，溶劑蒸氣壓不足，消除焊料的最簡易的方法也許是改變模版孔隙形狀，以使在低托腳元件和焊點之間夾有較少的焊膏。
焊接角焊接起
焊接角縫抬起指在波峰焊接后引線和焊接角焊縫從具有細(xì)微電路間距的四芯線組扁平集成電路（QFP）的焊點上完全抬起來，特別是在元件棱角附近的地方，一個可能的原因是在波峰焊前抽樣檢測時加在引線上的機(jī)械應(yīng)力，或者是在處理電路板時掃受到的機(jī)械損壞（12）。在波峰焊前抽樣檢測時，用一個鑷子劃過QFP元件的引線，以確定是否所有的引線在軟熔烘烤時都焊上了；其結(jié)果是產(chǎn)生了沒有對準(zhǔn)的焊趾，這可在從上向下觀察看到，如果板的下面加熱在焊接區(qū)/角焊縫的間界面上引起了部分二次軟熔，那么，從電路板抬起引線和角焊縫能夠減輕內(nèi)在的應(yīng)力，防止這個問題的一個辦法是在波峰焊之后（而不是在波峰焊之前）進(jìn)行抽樣檢查。
豎碑
豎碑是指無引線元件（如片式電容器或電阻）的一端離開了襯底，甚至整個元件都支在它的一端上。
豎碑也稱為Manhattan效應(yīng)，Drawbridging效應(yīng)或Stonehenge效應(yīng)，安是由軟熔元件兩端不均勻潤滑而引起的；因此，熔融焊料的不夠均衡的表面張力拉力就施加在元件的兩端上，隨著SMT小型化的進(jìn)展，電子元件對這個問題也變得越來越敏感。
此種狀況形成的原因：
1，加熱不均勻；
2，元件問題：外形差異，重量太輕，可焊性差異；
3，基板材料導(dǎo)熱性差，基板的厚度均勻性差；
4，焊盤的熱容量差異較大，焊盤的可焊性差異較大；
5，錫膏中肋焊劑的均勻性關(guān)差，兩個焊盤上的錫膏的錫膏厚度差異較大，錫膏太厚，印刷精度差，錯位嚴(yán)重；
6，預(yù)熱溫度太低；
7，貼裝精度差，元件偏移嚴(yán)重。
Ball Grid Array(BGA)成球不良
BGA成球常最到諸如未焊滿，焊球不對準(zhǔn)，焊球漏失, 以及焊料不足等缺陷，這通常是由于軟熔時對球體的固定力不足或自定力不足而引起的。固定力不足可能是低粘稠，高阻擋厚度或高放氣速度造成的；而自定力不足一般由焊劑量活性較差弱或焊料量過低而引起。
BGA成球作用可通過單獨使用焊膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來實現(xiàn)；正確的可行方法是將整體預(yù)成形與焊劑或焊膏一起起使用。最通用的方法看來是將焊料球與焊膏一起使用，利用錫62或63球焊的成球工藝產(chǎn)生了極好的效果。在使用焊劑來進(jìn)行錫62或錫63球焊的情況下，缺陷率隨著焊劑粘度，溶劑的揮發(fā)性和間距尺寸的下降而增加，同時也隨著焊劑的熔敷厚度，焊劑的活性以及焊點直徑的增加而增加，在用焊膏來進(jìn)行高溫熔化的球焊系統(tǒng)中，沒有觀察到有焊球漏失現(xiàn)象出現(xiàn)，并且其對準(zhǔn)確度隨焊膏熔敷厚度與熔劑揮發(fā)性，焊劑的活性，焊點的尺寸與可焊性以及金屬負(fù)載的增加而增加，在使用錫63焊膏時，焊膏的粘度，間距與軟熔截面對高熔化溫度下的成球幾秋沒的影響。在要求采用常規(guī)的印刷釋放工藝的情況下，易于釋放的焊膏對焊膏的單獨成球是至關(guān)重要的。整體預(yù)成形的成球工藝也是很有發(fā)展前途的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對提高成球的成功率也是相當(dāng)重要的。
形成假焊
形成孔隙通常是一個與焊接接頭的相關(guān)的問題。尤其是應(yīng)用SMT技術(shù)來軟熔焊膏的時候，在采用無引線陶瓷芯片的情況下，絕大部分的大孔隙（）0。0005英寸/0。01毫米）是處于LCCC焊點和印刷電路板焊點之間，與此同時，在LCCC城堡狀物附近的角縫中，僅有很少量的小孔隙，孔隙的存在會影響焊接接頭的機(jī)械性能,并會損害接頭的強(qiáng)度,延展性和疲勞壽命,這也是引起損壞的原因.此外,焊料在凝固時會發(fā)生收縮,焊接電鍍通孔時的分層排氣以及夾帶焊劑等也是造成孔隙的原因.
在焊接過程中,形成孔隙的械制是比較復(fù)雜的,一般而言,孔隙是由軟熔時夾層狀結(jié)構(gòu)中的焊料中夾帶的焊劑排氣而造成的(2,13)孔隙的形成主要由金屬化區(qū)的可焊性決定,并隨著焊劑活性的降低,粉末的金屬負(fù)荷的增加以及引線接頭下的覆蓋區(qū)的增加而變化,減少焊料顆粒的尺寸僅能稍許增加孔隙.此外,孔隙的形成也與焊料粉的聚結(jié)和消除固定金屬氧化物之間的時間分配有關(guān).焊膏聚結(jié)越旱,形成的孔隙也越多.通常,大孔隙的比例隨總孔隙量的增加而增加,與總孔隙量的分析結(jié)果所示的情況相比,那些有啟發(fā)性的形成因素將會對焊接接頭的可靠性產(chǎn)生更大的影響,控制孔隙形成的方法包括:
1,改進(jìn)元件/衫底的可焊性;
2,采用具有較高肋焊活性的焊劑;
3,減少焊料粉狀氧化物;
4,采用惰性加熱氛;
5,減緩軟熔前的預(yù)熱過程.
與上述情況相比,在BGA裝配中孔隙的形成遵照一個略有不同的模式.
一般來說,在采用肯有較高焊料塊的BGA裝配中孔隙主要上在板級裝配階段生成的,在預(yù)鍍錫的印刷電路板上,BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發(fā)性,金屬萬分和軟熔溫度的升高而增加,同時也隨粉粒尺寸的減少而增加；這可由決定焊劑排出速度的粘度來加以解釋，按照這個模型，在軟熔溫度下有較高粘度的肋焊劑介質(zhì)會妨礙焊劑從熔融焊料中排出，因此，增加夾帶焊劑的數(shù)量會增大放氣的可能性，從而導(dǎo)致在BGA裝配中有較大的孔隙度，在不考慮固定的金屬化區(qū)的可焊性的情況下，焊劑的活性和軟熔氣氛對孔隙生成的影響似乎可以忽略不計，大孔隙的比例會隨著總孔隙量的增加而增加，這就表明，與總孔隙量分析結(jié)果所示的情況相比，在BGA中引起孔隙生成的因素對焊接接頭的可靠性有更大的影響，這一點與在SMT工藝中孔隙生成的情況相似。
楷述
焊膏的回流焊接是SMT裝配工藝中的主要的板級互連方法，影響回流焊的主要問題包括：底面元件的固定，未焊滿，斷續(xù)潤濕，低殘留物，間隙，焊料成球，焊料結(jié)珠，焊接角焊縫抬起，TombstoningBGA成球不良，形成孔隙等，問題還不僅于此，在本文中未提及的問題還有浸析作用，金屬間化物，不潤濕，歪扭，無鉛焊接等，只有解決了這些問題，回流焊接作為一個重要的SMT裝配方法，才能在超細(xì)微間距的時代繼續(xù)成功地保留下去.
焊錫珠產(chǎn)生的原因及對策
焊錫珠現(xiàn)象是表面貼(SMT)過程中的主要缺陷,主要發(fā)生在片式阻容元件(CHIP)的周圍,由諸多的原因引起.下面通過對可能產(chǎn)生焊錫珠的各種原因的分析,提出相應(yīng)的解決方法.
原因可能為以下幾點:
焊錫珠現(xiàn)象是表面貼裝過程中的主要缺陷之一,它的產(chǎn)生是一個復(fù)雜的過程,也是最煩人的問題,要完全消除它,是非常困難的.
焊錫珠的直徑大致在0.2mm~0.4mm之間,也有超過此范圍的,主要集中在片式阻容元件的周圍.焊錫珠的存在,不僅影響了電子產(chǎn)品的外觀,也對產(chǎn)品的質(zhì)量埋下了隱患.原因是現(xiàn)代化印制板元件的密度高,間距小,焊錫珠在使用時可能脫落,從而造成元件短路,影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量.因此,很有必要弄清它產(chǎn)生的原因,并對它進(jìn)行有效的控制,顯得尤為重要了.
一般來說,焊錫珠的產(chǎn)生原因是多方面的,綜合的,焊膏的印刷厚度,焊膏的組成及氧化度,模板的制作用開口,焊膏是否吸了水分,元件貼裝壓力,元器件及焊盤的可焊性,回流焊溫度的設(shè)置,外界環(huán)境的影響都可能是焊錫珠產(chǎn)生的原因.
下面,我們就從各方面來分焊錫珠產(chǎn)生的原因及解決的方法.
1, 焊膏的選用直接影響到焊接質(zhì)量. 焊膏中金屬的含量,焊膏的氧化度,焊膏中含金焊料粉的粒度及焊膏印刷到印制板上的厚度都能影響焊珠的產(chǎn)生.
A, 焊膏的金屬含量. 焊膏中金屬含量其質(zhì)量比約為88%~92%,體積比約為50%,當(dāng)金屬含量增加時,焊膏的黏度增加,就有可能抵抗預(yù)熱過程中汽化產(chǎn)生的力,另外,金屬含量的增加,使金屬粉末排列緊密,使其在熔化時更容結(jié)合而不被吹散.此外,金屬含量的增加也可能減少焊膏印刷后的”塌落”,因此,不易產(chǎn)生焊錫珠.
B, 焊膏的金屬氧化度.在焊膏中,金屬氧化度越高在焊接時金屬粉末結(jié)合阻力越大,焊膏與焊盤及元件之間就越不浸潤,從而導(dǎo)致可焊性降低.實驗表明:焊錫珠的發(fā)生率與金屬粉末的氧化度成正比.一般的,焊膏中的焊料氧化度應(yīng)控制在0.05%以下,最大極限為0.15%.
C, 焊膏中金屬粉末的粒度.焊膏中粉末的粒度越小,焊膏的表面積就越大,從而導(dǎo)致較細(xì)粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現(xiàn)象加劇.我們的實驗表明:選用較細(xì)顆粒度的焊膏時,更容易產(chǎn)生焊錫珠.
D, 焊膏在印制板上的印刷厚度.焊膏印刷后的厚度是漏板印刷的一個重要參數(shù),通常在0.12mm~0.20mm之間。焊膏過厚會導(dǎo)致焊膏的“塌落”，促使焊錫珠的產(chǎn)生。
E，焊膏中助焊劑的量及焊劑的活性。焊劑量太多，會造成焊膏的局部塌落，從而使焊錫珠容易產(chǎn)生，另外，助焊劑的活性小時，助焊劑的去氧能力弱，從而也容易產(chǎn)生錫珠。免清洗焊膏的活性較松香型和水溶型焊膏要低，困此就更可能產(chǎn)生焊錫珠。
F，此外，焊膏在使用時，一般冷藏在冰箱中，取出來以后應(yīng)該使其恢復(fù)到室溫后打開使用，否則，焊膏容易吸收水分，在回流焊錫飛濺而產(chǎn)生焊錫珠。
2， 模板的制作及開口。我們一般根椐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屋上，從而在回流焊時產(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。模板的厚度決定錫膏的印刷厚度，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，回流焊后發(fā)現(xiàn)阻空元件旁邊的焊錫珠比較嚴(yán)重，后來，重新制作了一張模板，厚度為0。15mm，開口形式為上面圖前的一種設(shè)計，在回流焊基本上消除了焊錫珠。
零件貼裝壓力及元器件的可焊性：如果在貼裝時壓力太高，焊膏就容易掠壓到元件下面的阻焊層上，在回流焊時焊錫熔化跑到元件的周圍形成焊錫珠。解決方法可以減少貼裝時的壓力，并采用上面推薦使用的模板開口形式避免焊膏被擠壓到焊盤外邊去。另外，元件和焊盤焊性也有直接影響，如果元件和焊盤的氧化度嚴(yán)重，也會造成焊錫珠的產(chǎn)生。經(jīng)過熱風(fēng)整平的焊盤在焊膏印刷后，改變了焊錫與焊劑的比例，使焊劑的比例降低，焊盤越小，比例失調(diào)越嚴(yán)重，這也是產(chǎn)生焊錫珠的一個原因。
回流焊溫度的設(shè)置：焊錫珠是在印制板通過回流焊時產(chǎn)生的，回流焊可分為四個階段：預(yù)熱，保溫，再流，冷卻。在預(yù)熱階段使焊這和元件及焊盤的溫度上升到120到150攝氏度之間，減少元件再流時的熱沖擊，在這一階段，溫度上升不能太快，一般應(yīng)小于105度/s，過快容易造成焊錫飛濺，形成焊錫珠。所以應(yīng)該調(diào)整再流焊的溫度曲線，采取較適中的預(yù)熱速度來控制焊錫珠的產(chǎn)生。
外界因素的影響：一般焊膏印刷時的最佳溫度為25+3攝氏度，濕度為相對濕度的60%溫度過高，焊膏容易吸收水分，容易發(fā)生飛濺，這都是引起焊錫珠的原因。另外，印制板暴露在空氣中較長的時間會吸收水分，并發(fā)生焊盤氧化，可焊性變差，可以在干燥箱中烘烤去除水分。
由上可見，焊錫珠的產(chǎn)生是一個復(fù)雜的過程，我們在調(diào)整對數(shù)時應(yīng)綜合考慮，在生產(chǎn)中摸索經(jīng)驗，達(dá)到對焊錫珠的最佳控制。
貼片焊接不良的原因和對策
吃錫不良
其現(xiàn)象為線路的表面有部分未沾到錫，原因為：
1, 表面附有油脂，雜質(zhì)等，可以溶洗干凈。
2, 基板制造過程時打磨粒子遺留在線路表面，此為印刷電路板制造廠家的問題。
3, 硅油，一般脫模劑及潤滑油中含有此種油類，很不容易清洗干凈，所以在電子零件的制作過程中，應(yīng)盡量避免化學(xué)品含有硅油者。焊錫爐中所用的氧化防止油也須留意是不是此類油。
4, 由于貯存時間長，環(huán)境或制程不當(dāng)，基板或零件的錫面氧化及銅面晦暗情形嚴(yán)重。換用助焊劑通常無法解決此問題，重焊一次將有助于吃錫效果。
5, 助焊劑使用條件調(diào)整不當(dāng)，如發(fā)泡所需的空氣壓力高度等。比重亦是很重要的因素之一，因為線路表面助焊劑分布數(shù)量的多寡受比重影響。檢查比重亦可排除因卷標(biāo)貼錯，貯存條件不良等原因而導(dǎo)致誤用不當(dāng)助焊劑的可能性。
6, 焊錫時間或溫度不夠。一般焊錫的操作溫度較其熔點溫度高55~88攝氏度。
7, 不適合之零件端子材料，檢查零件，使得端子清潔，浸沾良好。
8, 預(yù)熱溫度不夠，可調(diào)整預(yù)熱溫度，使基板零件側(cè)表面溫度達(dá)到要求之溫度約90到110攝氏度。
9, 焊錫中雜技成份太多，不符合要求?？砂磿r測量焊錫中雜技，若不合規(guī)定超過標(biāo)準(zhǔn)，則更換合于標(biāo)準(zhǔn)之焊錫。
退錫
多發(fā)生于鍍錫鉛錫板，與吃錫不良的情形相似；但在欲焊接的錫路表面民錫波脫離時，大部分已經(jīng)沾在其上的焊錫又被拉回到錫爐中，所以情況較吃錫不良嚴(yán)重，重焊一次不一定改善。原因是基板制造工廠在渡錫鉛前未將表面清洗干凈此時可將不良之基板送回工廠重新處理。
冷焊或焊點不光滑
此情況可被列為焊點不均勻的一種，發(fā)生于基板脫離波正在凝固時，零件受外力影響移動而形成的焊點。
保持基板在焊錫過后的傳送動作平穩(wěn)，例如加強(qiáng)零件的固定，注意零件線腳方向等；總之，待焊過的基板得到足夠的冷卻再移動，可避免此一問題的發(fā)生。解決的辦法為再過一次錫波。
至于冷焊，錫溫太高或太低都有可能造成此情形。
焊點裂痕
造成的原因為基板,貫穿孔及焊點中零件腳等熱膨脹收縮系數(shù)方面配合不當(dāng),可以說實際上不算是焊錫的問題,而是牽涉到線路及零件設(shè)計時,材料及尺寸在熱方面的配合，另外，基板裝配品的碰撞，得疊也是主要原因之一，因此，基板裝配品皆不可碰撞，得疊，堆積。又，用切斷的機(jī)剪線腳更是主要殺手之，對策采用自動插件機(jī)或事先剪腳或采購不必再剪腳的尺寸的零件。
錫量過多
過大的焊點對電流的流通并無幫助，但對焊點的強(qiáng)度則有不影響，形成的原因是：
1, 度不當(dāng)，改變角度（10~70），可以使溶錫脫離線路滴下時有較大的拉力，而得到較薄的焊點。
2, 度過低或焊錫時間太短，使溶錫表面線路上未完全滴下已冷凝。
3, 度不夠，使助焊劑未完全發(fā)揮清潔表面的作用。
4, 焊劑的比重，亦將有助于免大焊點的發(fā)生；然而，亦須留意比重太高，焊錫過后基板上助焊劑殘留余物便愈多。
錫尖
在線路上零件腳步端形成，是另一種形狀的焊錫過多。
再次焊錫可將此尖消除。有時此情形亦與吃錫不良及不吃錫同時發(fā)生，原因如下：
,
1, 基板的可焊性差，此項推斷可以從線路接點邊緣吃錫不良及不吃錫來確認(rèn)。在此情形下，再次通過焊錫爐并不能解決問題，因為如前所述，線路表面的情況不佳，如此處理方法將無效。
2, 基板上未插件的大孔。焊錫進(jìn)入孔中，冷凝時孔中的焊錫因數(shù)量太多，被重力拉下而成冰柱。
3, 在手焊錫方面，烙鐵頭溫度不夠是主要原因，或雖然溫度夠，但烙鐵頭上的焊錫太多，也會有影響。
4, 金屬不純物含量高，需加純錫或更換焊錫。
焊錫沾附于基板材上
1, 若有助焊劑配方不兼容的化學(xué)用品殘留在基板上，將會造成如此情況。在焊接時，這此材料因高溫變軟發(fā)粘，而沾住一些焊膏。用強(qiáng)的溶劑如酮等清洗基板上的此類化學(xué)品，將有助于發(fā)送情況。如果仍然發(fā)生焊劑附于基板上，則可能是基板在烘烤過程時處理不當(dāng)。
2, 基板制造工廠在積層板烘干過程處理不當(dāng)，在基板裝配之前先放入箱中以80到100攝氏度烘烤2到3 個小時，或可改善此問題。
3, 焊錫中的雜技用氧化物與基板接觸亦造成此現(xiàn)象，此為設(shè)備維護(hù)問題。
白色殘留物
焊錫清洗過后，有時會發(fā)現(xiàn)基板上有白色殘留物，雖然并不影響表面電阻值，但因外觀的因素而仍不能被接受。造成的原因為：
1, 基板本身已經(jīng)有殘留物，吸收了助焊劑，再經(jīng)焊錫及清洗就形成白色殘留物,在焊接前保持基板
無殘留物是很重要的.
2,, 積層板的烘干不當(dāng),偶爾會發(fā)現(xiàn)某一批基板,總是有魄殘留物問題,而使用下一批基板時,問題又自動消失.因為此種原因而造成的白色殘留物一般可以用溶劑清洗干凈.
3, 銅面氧化防止劑之配方不兼容.在銅面板上一定要有銅面氧化防止劑,此為基板制造工廠涂抹.以往銅面氧化防止都是松香為主要原料,但在焊錫過程卻有使用水溶性助焊劑者.因此在裝配線上清洗后的基板就呈現(xiàn)出魄的松香殘留物.若在清洗過程加一鹵化劑便可以以此問題.目前亦已有水溶劑銅面氧化防劑.
4, 基板制造時各項制程控制不當(dāng),使基板變質(zhì).
5, 使用過舊的助焊課目,吸收了空氣中水份,而在焊錫過程后形成白色殘留的水漬.
6, 基板在使用松香助焊劑時,焊錫過后時間停留太及才清洗,以臻不易清洗,盡量縮短焊錫與清洗之間的延遲時間,將可發(fā)送此現(xiàn)象.
7, 清洗基板的溶劑中水分含量過多,吸收了溶劑中的IPA成份局部積存,降低清洗能力.解決方法為適當(dāng)?shù)娜コ軇┲兴?如使用水分離器或置吸收水份的材料于分離器中等.
深色殘留物擴(kuò)侵蝕痕跡
在基板的線路及焊點表面,雙層板的上下兩面都有可能發(fā)生此情形,通常是因為助焊劑的使用及清洗不當(dāng).
1, 在使用松香助焊劑時,焊錫后未在短時間內(nèi)清洗.時間拖延過長清洗,造成基板上殘留痕跡.
2, 酸性助焊劑的殘留亦將造成焊點發(fā)暗及有腐蝕痕跡.解決方法為在焊錫后立即清洗,或在清洗過程中加入中和劑.
3, 因焊錫溫度過高而致焦黑的助焊劑殘留物,解決方法為查出助焊劑制造廠所建議的焊錫溫度.使用可容許較高溫度的助焊劑可免除此情況的發(fā)生.
4, 焊錫雜質(zhì)含量不符合要求,需加純錫或更換焊錫.
針孔或氣孔
外表上,針孔及氣孔的不同在針孔的直徑較小,現(xiàn)于表面,可看到底部.針孔及氣孔都代表著焊點中有氣泡,只是尚未擴(kuò)大至表層,大部分都發(fā)生在基板底部,當(dāng)?shù)撞康臍馀萃耆珨U(kuò)散爆開前已經(jīng)冷凝時,即形成了針孔或氣孔.形成的原因如下:
1, 在基板或零件的線腳上沾有機(jī)污染物.此類污染材料來自自動插件機(jī),零件成型機(jī)及貯存不良等因素.用普通溶劑即可輕易的去除此污染物,但遇到硅油及類似含有硅的產(chǎn)品則較困難.如發(fā)現(xiàn)問題的造成是因為硅油,則須考慮改變潤滑或脫模劑的來源.
2, 基板含有電鍍?nèi)芤汉皖愃撇牧纤a(chǎn)生水氣,如果基板使用較廉價的材料,則有可能吸入此水氣,焊錫時產(chǎn)生足夠的熱將溶液氣化因面造成氣孔.裝配前將基板在烤箱中烘烤,可以改善此類問題.
3, 基板儲存太多或饈不當(dāng),吸收附近環(huán)境的水氣,故裝配前需先烘烤.
4, 助焊劑槽中含有水份,需定期更換助焊劑.
5, 及空氣刀用壓縮空氣中含有過多的水份,需加裝濾水器,并定期排氣.
6, 預(yù)熱溫度過低,無法蒸發(fā)水氣或溶劑,基板則一旦進(jìn)入錫爐,瞬間與高溫接觸,而產(chǎn)生爆裂,故需調(diào)高預(yù)熱溫度.
7, 錫溫過高,遇有水份或溶劑,立刻爆裂,故需調(diào)低錫爐溫度.
短路
1, 焊墊設(shè)計不當(dāng),可由圓形焊墊改為橢圓形,加大點與點之間的距離.
2, 零件方向設(shè)計不當(dāng),如SOIC的腳如果與錫波平行,便于短路,修改零件方向使其與錫波垂直.
3, 自動插件彎腳所致,由于IPC規(guī)定線腳的長度在2mm以下(無短路危險時)及擔(dān)心彎腳角度太大時零件會掉,故易因此而造成短路,需將焊點離開線路2mm以上.
4, 基板孔太大,錫由孔穿透至基板的側(cè)面而造成短路,故需縮小孔徑至不影響零件裝插的程度.
5, 自動插件時,余留的零件腳太長,需限制在2mm以下.
6, 錫爐溫度太低,錫無法迅速滴回,需調(diào)高錫爐溫度.
7, 輸送帶速度太慢,,錫無法快速滴回,需調(diào)快輸送帶速度.
8, 板面的可焊性不佳,將板面清潔之.
9, 基板中的玻璃材料溢出,在焊接前檢查板面是否有玻璃物突出.
10, 阻焊膜失效,檢查適當(dāng)?shù)淖韬改ば问胶褪褂梅绞?
11, 板面污染,將板面清潔之.
暗色及粒狀的接點
1, 多肇因于焊錫被污染及溶錫中混入的氧化物過多,形成焊點結(jié)構(gòu)太脆.須注意勿民使用含錫成份低的焊錫造成的暗色混淆.
2, 焊錫本身成份發(fā)生變化,雜技含量過多,需加純錫或更換焊錫.
斑痕
玻璃起纖維積層物理變化,如層與層之間發(fā)生分離現(xiàn)象.但這種情形并非焊點不良.原因是基板受熱過,高需降低預(yù)熱及焊錫溫度或增加基板行進(jìn)速度.
焊點呈金黃色
焊錫溫度過高,需調(diào)低錫爐溫度
焊接粗糙
1, 不當(dāng)?shù)臅r間----溫度關(guān)系,可在輸送帶速度上改正焊接預(yù)熱溫度以建立適當(dāng)?shù)年P(guān)系
2, 焊錫成份不正確,檢查焊錫之成份,以決定焊錫之型式和對某合金的適當(dāng)焊接溫度.
3, 焊錫冷卻前因機(jī)械上震動而造成,檢查輸送帶,確?；逶诤附訒r與凝固時,不致碰撞或搖動.
4, 焊錫被污染.檢查引起污染之不純物型式及決定適當(dāng)方法減少或消除錫槽之污染焊錫(稀釋或更換焊錫)
焊接成塊與焊接物突出
1, 輸送帶速度太快,調(diào)慢輸送帶速度.
2, 焊接溫度太低,調(diào)高錫爐溫度.
3, 二次焊接波形偏低,重新調(diào)整二次焊接波形.
4, 波形不當(dāng)或波形和板面角度不當(dāng)及出端波形不當(dāng).可重新調(diào)整波形及輸送帶角度.
5, 板面污染及可焊性不佳,須將板面清潔之改善其可焊性.
基板零件面過多的焊錫
1, 錫爐太高或液面太高,,以致溢過基板,高低錫波或錫爐.
2, 基板夾肯不適當(dāng),致錫面超過基板表面,重新設(shè)計或修改基板夾具.
3, 導(dǎo)線徑與基板焊孔不合.重新設(shè)計基板焊孔這尺寸,必要時更換零件.
基板變形
1, 夾具不適當(dāng),致使基板變形,重新設(shè)置夾具.
2, 熱溫度太高,降低預(yù)熱溫度.
3, 錫溫太高,降低錫溫.
4, 輸送帶速度太慢,致使基板表面溫度太高,增加輸送帶速度.
5, 基板各零件排列之后重量分布不平均,乃設(shè)計不當(dāng),重新設(shè)計板面,消除熱氣集中于某一區(qū)域,以及重量集中于某一區(qū)域,以及重量集中于中心.
6, 基板儲存時或制程中發(fā)生堆積疊壓而造成變形.
結(jié)論
以上各項焊錫不良問題,除斑點及白色殘留物外,都將影響電氣特性或功能,甚至使整個線路故障.盡早在生產(chǎn)過程中查出原因并行當(dāng)?shù)靥幹?以減少及避免昂貴的修理工作,經(jīng)由適當(dāng)?shù)幕逶O(shè)計及良好的制程管制.定可減少許多發(fā)生的缺點進(jìn)而達(dá)到零點的目標(biāo).
使用高品質(zhì)焊錫,選擇適合應(yīng)用的助焊劑,留意并改善零件的可能性,焊錫過程中各項變量控制適當(dāng),定可保證達(dá)到高品質(zhì)的焊錫效果.
關(guān)于焊錫膏的生產(chǎn)方面
一個成熟的錫膏配方要具備哪些東西-
答:一個成熟的配方,這個含義可能比較難定,一般指此配方生產(chǎn)的焊錫膏已在市場成熟銷售為基準(zhǔn),但工藝中,國為環(huán)境,板材,機(jī)種,機(jī)器,人為,參數(shù)設(shè)定等因素的影響,就是國際品牌的焊錫膏在不同的廠商效果也有差異.
如果單純從理論意義上來講,所謂成熟的焊錫膏配方應(yīng)該是在不同廠家使用一次合格率能達(dá)到80--90來,還需要有合理的配料明細(xì),透明的料名及料號,詳細(xì)的原料配比及正確的添加順序,操作環(huán)境要求等.
在錫膏制作過程中,人為操作的因素對錫膏的質(zhì)量影響是不是很重要,還是只要有配方,誰都可以做-
答:在錫膏制作過程中,人為操作的因素對錫膏的質(zhì)量影響還是比較重要的,并不是只要有配方,誰都可以做握焊錫膏生產(chǎn)時的具體要求,并在實際生產(chǎn)過程中切實貫徹執(zhí)行.除此之外,還應(yīng)該盡量多地了解焊錫膏中所添加的每一種物料的性能及特性,一般來講需具備化學(xué)技術(shù)員負(fù)責(zé)做好這樣的工作
實驗跟量產(chǎn)的差距在哪些方面呢-
答:實驗跟量產(chǎn)的差距有以下幾個方面:
1, 實驗過程比較簡便,量也較小,相對不會暴露太多的問題;
2, 在實際生產(chǎn)的易見的生產(chǎn)程序問題在實驗配比時有所不同;
3, 實際生產(chǎn)中,因為整個過程時間會比實驗時間長,對于長時間內(nèi)錫粉或焊油品質(zhì)的控制方法是不一樣的;
4, 生產(chǎn)過程中,會出現(xiàn)批次間品質(zhì)不一致的狀況,這取決于原材料及生產(chǎn)工藝,而這些問題在實驗中不會有
