如何解决回流焊产生的不良现象
大家都知道,SMT生产线中,PCB板刷完锡后,将电子元件连接到接触垫上之后,控制加温来熔化焊料,可以使它们永久接合,因此,回流焊是SMT整线中是必配设备之一,回流焊的设备分很多品牌和型号,进口和国产都有,又包括真空回流焊、氮气回流焊、还有波峰焊等等,不同的要求有不同的配制方式,根据产品工艺及行业不同及要求来配制,但是即便是在好的设备,在作业的过程中难免也会造成产品不良品,下面说下过回流焊途中产生的不良现象会出现哪些不良及解决方案:
一、PCB板锡珠
回流焊过程中,锡珠是回流焊中不良之一,不仅影响到外观而且会引起桥接。锡珠可分为两大点:
(1)出现在片式元器件一侧,一个独立的大球状;
(2)出现在IC引脚四周,呈分散的小珠状。
1、焊锡膏的质量。
锡膏中金属含量是(90±0.5)%,金属含量过低会导致助焊剂成分过多,因此预热阶段不易挥发而引起飞珠。锡膏一般都是冷藏的,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;锡膏中水蒸气和氧含量增加也会引起飞珠。另外,每次使用完后,焊锡膏瓶盖子要盖紧,否则也会导致水蒸气的进入,使用剩下的锡膏也不能在放进去,会引起瓶中焊锡膏变质,也会产生锡珠。
解决方案:挑选优质的锡膏品牌,并制定焊锡膏的管理及使用要求指导书。
2、温度曲线不正确。
回流焊曲线可分为预热、保温、再流和冷却四个区段。预热、保温是为了使PCB表面温度在60-90s内升到150℃,并保温约90s,确保焊锡膏的溶剂能部分挥发,如果溶剂太多引起飞溅,造成焊锡膏冲出焊盘形成锡珠。
解决方案:控制升温速率,采取合适的预热使溶剂很好的挥发。建议使用EsamberSMT回流焊炉温量测仪。
二、PCB板立碑(吊桥)
在回流焊中,元器件会有出现立起的现象,原因是元器件两边的润湿力不平衡,导致元器件两端的力矩不平衡,所以就会有立碑现象的发生。而出现元器两边的润湿力不平衡原因有以下几点:
1、焊盘设计与布局不合理,如果焊盘设计与布局不合理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表面的温差过大导致元器件焊盘两边吸热不均匀;
解决方案:改善焊盘设计与布局
2、锡膏与锡膏印刷活性不高或元器件的焊接性差,
解决方案:选用活性较高的焊锡膏,改善焊锡膏印刷参数,由其是模板的窗口尺寸。
3、回流炉温曲线。PCB板加热的工作曲线不对,导致板面上温差过大,回流焊炉体过短和温区太少就会出现立碑缺陷。
解决方案:根据每种类型产品通过回流焊炉温量测仪调节好适当的温度曲线。
4、元器件贴片原因。由于z轴方向受力不均匀,导致元器件浸入到焊锡膏中的深度不均匀,熔化时候会因时间差而导致两边的润湿力不平衡。元器件偏离而会导致立碑。
解决方案:检查贴片机工艺参数并调节好。
三、印刷与贴片因素
在焊锡膏的印刷工艺中,有时候模板与焊盘对中会发生偏移,偏移过大就会导致焊锡浸流到焊盘外,加热后很容易出现锡珠。还有一点就是印刷工作环境不好也会导致锡珠的生成,所以印刷环境温度和相对湿度很重要。此外,贴片中z轴的压力也是引起锡珠的一个原因,有些贴片机z轴头是根据元器件的厚度来定位,z轴高度如果调节不好,会引起元器件贴到PCB上的时候把焊锡膏挤压到焊盘外,而这部分焊锡膏也会形成锡珠。
解决方案:检查并调整模板的装夹,防止松动;改善车间印刷工作环境,重新调节贴片机的z轴高度。
四、桥接不良
桥接,它会引起元器件之间的短路,遇到桥接必须返修。引起桥接的原因有以下几种:
1、预热。回流焊炉升温速度过快导致焊锡膏中溶剂来不及挥发完。
解决方案:调整贴片机z轴高度及回流焊炉升温速度。
2、锡膏质量问题。锡膏中金属含量偏高,由其是印刷时间过久后,易出现金属含量增高,导致IC引脚桥接;
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。
解决方案:调整锡膏比率和用质量好的焊锡膏。
3、印刷系统。印刷机重复精度差,钢板对位不好,PCB对位不好,致使焊锡膏印刷到焊盘外,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。
解决方案:调整印刷机参数,改善PCB焊盘涂覆层。
4、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。还有可能是贴片精度不够,元器件出现移位,IC引脚变形等也易出现桥接。
五、芯吸不良
芯吸又叫抽芯,主要出现在气相回流焊接中,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,会形成严重的虚焊现象。
产生原因:是元器件引脚的热导率大,升温迅速,导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,引脚的上翘也会使芯吸发生。
解决方案:(1)气相回流焊,应将SMA先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;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。
(2)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,相比之下焊料优先熔化,焊料与焊盘的润湿力就会大于焊料与引脚之间的润湿力,所以焊料不会沿引脚上升,就会减少发生芯吸现象的概率。
除了这些,在SMT贴片中还有很多其他的原因造成不良,比如:PCB变形、金属元件氧化、元件破裂、焊点不饱满、气泡、虚焊、PCBA短路......等。