SMT制程常见异常分析.doc

SMT制程常见异常分析目录一 锡珠的产生及处理二 立碑问题的分析及处理三 桥接问题四 常见印刷不良的诊断及处理五 不良原因的鱼骨图六 來料拒焊的不良现象认识一 焊锡珠产生的原因及处理焊锡珠（ SOLDER BALL ）现象是表面贴装（SMT）过程中的主要缺陷，主要发生在片式阻容元件（CHIP）的周围，由诸多因素引起。Solder Ball因素一：焊膏的选用直接影响到焊接质量 焊膏中金属的含量、焊膏的氧化度，焊膏中合金焊料粉的粒度度都能影响焊珠的产生。a. 焊膏的金属含量 焊膏中金属含量其质量比约为8892，体积比约为50%。当金属含量增加时，焊膏的黏度增加，就能有效地抵抗预热过程中汽化产生的力。另外，金属含量的增加，使金属粉末排列紧密，使其在熔化时更容结合而不被吹散。此外，金属含量的增加也可能减小焊膏印刷后的“塌落”，因此，不易产生焊锡珠。b. 焊膏的金属氧化度 在焊膏中，金属氧化度越高在焊接时金属粉末结合阻力越大，焊膏与焊盘及元件之间就越不浸润，从而导致可焊性降低。实验表明：焊锡珠的发生率与金属粉末的氧化度成正比。一般的，焊膏中的焊料氧化度应控制在0.05以下，最大极限为0.15。c. 锡膏中金属粉末的粒度 锡膏中粉末的粒度越小，锡膏的总体表面积就越大，从而导致较细粉末的氧化度较高，因而焊锡珠现象加剧。我们的实验表明：选用较细颗粒度的锡膏时，更容易产生焊锡粉。d. 锡膏中助焊剂的量及焊剂的活性 焊剂量太多，会造成锡膏的局部塌落，从而使锡珠容易产生。另外，焊剂的活性小时，焊剂的去氧化能力弱，从而也容易产生锡珠。免清洗锡膏的活性较松香型和水溶型锡膏要低，因此就更有可能产生锡珠。 e. 其它注意事项 此外，锡膏在使用前，一般冷藏在冰箱中，取出来以后应该使其恢复到室温后打开使用，否则，锡膏容易吸收水分，在再流焊锡飞溅而产生锡珠。 因此，锡膏品牌的选用(工程评估)及正确使用(完全依照锡膏使用管理办法)，直接影响锡珠的产生。因素二：钢板(模板)的制作及开口a. 钢板的开口 我们一般根据印制板上的焊盘来制作钢板（模板），所以钢板的开口就是焊盘的大小。在印刷锡膏时，容易把锡膏印刷到阻焊层上，从而在再流焊时产生锡珠。因此，我们可以这样来制作钢板，把钢板的开口比焊盘的实际尺寸减小10，另外，可以更改开口的外形来达到理想的效果。b. 钢板的厚度 锡膏在印制板上的印刷厚度。锡膏印刷后的厚度是漏板印刷的一个重要参数，通常在0.13mm-0.17mm之间。锡膏过厚会造成锡膏的“塌落”，促进锡珠的产生。因素三：贴片机的贴装压力 如果在贴装时压力太高，锡膏就容易被挤压到元件下面的阻焊层上，在回流焊时锡膏熔化跑到元件的周围形成锡珠。解决方法可以减小贴装时的压力，并采用合适的钢板开口形式，避免锡膏被挤压到焊盘外边去。 因素四：炉温曲线的设置 锡珠是在印制板通过回流焊时产生的，在预热阶段使锡膏和元件及焊盘的温度上升到120C150C之间，减小元器件在回流时的热冲击，在这个阶段，锡膏中的焊剂开始汽化，从而可能使小颗粒金属分开跑到元件的底下，在回流时跑到元件周围形成锡珠。在这一阶段，温度上升不能太快，一般应小于2.0C/s，过快容易造成焊锡飞溅，形成锡珠。所以应该调整回流焊的温度曲线，采取较适中的预热温度和预热速度来控制锡珠的产生。 其他外界因素的影响： 一般锡膏印刷时的最佳温度为253 ，湿度为相对湿度40%-60，温度过高，使锡膏的黏度降低，容易产生“塌落”，湿度过高，锡膏容易吸收水分，容易发生飞溅，这都是引起锡珠的原因。另外，印制板暴露在空气中较长的时间会吸收水分，并发生焊盘氧化，可焊性变差。二 立碑问题分析及处理矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为立碑。引起该种现象主要原因是锡膏熔化时元件两端受力不均匀所致。Tombstone受力示意图：T1T3dT2T1 + T2 T3 T1. 零件的重力使零件向下T2. 零件下方的熔锡也会使零件向下T3. 锡垫上零件外侧的熔锡会使零件向上因素一：热效能不均匀，焊点熔化速率不同 我们设想在回流焊炉中有一条横跨炉子宽度的回流焊限线，一旦锡膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过回流焊限线，锡膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力；而另一端未达到183C液相温度，锡膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊锡膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入回流焊限线，使两端焊盘上的锡膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。a. PCB pad大小不一，可使零件两端受热不均；b. PCB pad分布不当（pad一端独立，另一端与大铜面共累）因素二：元器件两个焊端或PCB焊盘的两点可焊性不均匀因素三：在贴装元件时偏移过大，或锡膏与元件连接面太小针对以上个因素，可采用以下方法来减少立碑问题：适当提高回流曲线的温度严格控制线路板和元器件的可焊性严格保持各焊接角的锡膏厚度一致避免环境发生大的变化在回流中控制元器件的偏移提高元器件角与焊盘上锡膏的之间的压力三 桥接问题焊点之间有焊锡相连造成短路Short产生原因： 由于钢网开孔与焊盘有细小偏差，造成锡膏印刷不良有偏差 锡膏量太多可能是钢网开孔比例过大 锡膏塌陷 锡膏印刷后的形状不好成型差 回流时间过慢 元器件与锡膏接触压力过大解决方法： 选用相对粘度较高的锡膏，一般来说，含量在8587%之间桥连现象较多，至少合金含量要在90%以上。 调整合适的温度曲线 在回流焊之前检查锡膏与器件接触点是否合适 调整钢网开孔比例（减少10%）与钢网厚度 调整贴片时的压力和角度四 常见印刷不良的诊断及处理渗锡 ： 印刷完毕,锡膏附近有多余锡膏或毛刺原因 ： 刮刀压力不足 , 刮刀角度太小 , 钢板开孔过大 , PCB PAD尺寸过小(与GEBER FILE內数据比较), 印刷未对准 , 印刷机SNAP OFF设定不合理 , PCB与钢板贴合不紧密 , 锡膏粘度不足 , PCB或钢板底部不干淨 .锡膏塌陷锡膏粉化：锡膏在PCB上的成型不良 , 出现塌陷或粉化现象原因 : 锡膏內溶剂过多 , 钢板底部擦拭時过多溶剂 , 锡膏溶解在溶剂內 , 擦拭纸不捲动 , 锡膏品质不良 , PCB印刷完毕在空气中放置時间过長 , PCB溫度过高锡膏拉尖(狗耳朵)：钢板开孔不光滑 , 钢板开孔尺寸过小 , 脫模速度不合理, PCB焊点受污染 , 锡膏品质异常 , 钢板擦拭不干淨少锡：板子上锡膏量不足 原因 : 钢板开孔尺寸不合理 , 钢板塞孔 , 钢板脏污 , 脫模速度方式不合理 。五 其他不良产生的鱼骨图（位移）：拒焊 空焊: 零件吃锡不良板子吃锡不良REFLOW溫度设定不佳锡膏性能不佳PCB受污染人员作业未佩帶靜電手套杂质在零件下其它如 : 撞板、堆叠、运送等均会造成SMT贴裝等过程中的不良发生率其他不良产生的鱼骨图（空焊）：短路 开路 :锡膏印刷偏移锡膏厚度不合理贴片偏位贴片深度不合理零件贴裝完成后PCB移动量过大,造成零件移动人为缺失锡膏抗垂流性不佳锡膏粘度不足锡膏金属含量不足锡膏助焊剂功能不良其他不良产生的鱼骨图（短路）：其他不良产生的鱼骨图（反白）：六 來料拒焊的不良现象认识6.1 零件拒焊现象识別1) 现象特征:金属锡全部滯留在PCB PAD表面,形成拱形表面.零件吃锡面沒有金属锡爬升.2) 根據造成零件拒焊原因分類为: a 零件吃锡面氧化引起的零件拒焊现象金属锡全部滯留在PCB PAD表面,形成拱形表面零件吃锡面沒有金属锡爬升b 由于零件本体製造工艺造成零件拒焊现象零件脚截面参差不齐.且无镀锡层.金属锡可以从零件脚侧边爬升,但不能从零件脚截面爬升.6.2 PCB PAD 拒焊现象识別1) 现象特征:金属锡全部爬升至零件吃锡面并形成拱形表面, 但PCB PAD表 面沒有金属锡.2) 造成 PCB PAD 拒焊原因主要是:零件吃锡面氧化引起的零件拒焊现象.金属锡全部爬升至零件吃锡面並形成拱形面PCB PAD表面沒有金属锡6.3 零件翘脚引起的空焊现象识別1) 现象特征:零件脚有不同程度的翘起.金属锡均勻地分布