【回流焊常见故障及解决对策分析5500字（论文）】

PAGE1回流焊常见故障及解决对策研究随着电子零件的微型化及功能多样化，迫使在产品设计时需要进行高密度和立体造型，在此过程中，回流焊工艺应运而生。回流焊的特点是密度高、焊点尺寸小、间隙细，焊接质量高。本文详细探讨了影响回流焊的主要因素，并根据回流焊焊接过程中出现的锡珠、桥连、抽芯、空洞、黑焊盘、PCB扭曲、焊点裂纹等几种常见焊接缺陷和故障进行了分析，在分析中根据其不同特点提出了针对性的解决措施，提高焊接质量和效率，保证生产进度。关键词：回流焊焊接缺陷产生原因解决措施目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 i目录 iii1引言 12造成回流焊故障的主要因素 12.1焊膏质量 12.2物料的属性 22.2焊接工艺 23回流焊常见故障及解决对策 33.1抽芯 33.2焊接锡珠 33.3桥连 43.4墓碑 53.5PCB扭曲 63.6

焊点裂纹 63.7

黑焊盘 73.8

湿润不良 7结论 9参考文献 111引言在21世纪高科技快速发展的年代，国外的焊接工艺和技术已经趋于成熟，并快速向模块化、智能化、多适应性的方向趋紧，发挥其最大利用效率，满足经济和消费的快速增长需求。但是国内目前对于小的电子元器件的焊接工艺还处于提升升级阶段，虽然国内普遍采用回流焊解决类似问题，但是回流焊本身也会产生很多缺陷和故障，例如锡珠、桥连、抽芯、空洞、黑焊盘、PCB扭曲、焊点裂纹等几种常见焊接缺陷和故障，在出现问题后，我们的解决方法尚不成熟，很多都是依靠经验来临时对策，没有系统的方案，无法保证产品的质量。在出现问题的时候，国内往往停止生产或者采用人工更换的方式解决遇到的故障，在故障解决完后才能重新进行生产准备，对于生产的质量和效率都打了很大的折扣。因此本文针对回流焊的锡珠、桥连、抽芯、空洞、黑焊盘、PCB扭曲、焊点裂纹等几种常见焊接缺陷和故障进行深入剖析，并在此基础上提出相应的解决方案，这对于我国回流焊的应用起到了一定的指导意义。2造成回流焊故障的主要因素当前成熟的回流焊技术包括：充氮型的回流焊、双面型的回流焊、通孔型的回流焊等。但是在焊接过程中影响因素很多，造成焊接故障，接下来将详细剖析造成回流焊故障的主要因素。2.1焊膏质量焊膏是由粉末合金和助焊剂均匀混合而成的，是回流焊必备材料，其中的粉末合金是主要成分，焊剂主要起到去氧化层，提高焊膏质量的重要成分。焊膏的质量体系在存储和使用两个方面，必须放置在低温中，温度最好控制在10度以内，每台做好冷藏温度的检测和记录，若发现异常需要即刻通知技术人员进行处理。在使用的过程中，保证先进先出，做好记录，确保在四个小时之外的回温，在印刷前首先充分搅拌锡膏，确保其良好的印刷性和托磨性，在搅拌完成后立即做好封存，印刷后再四小时内进行焊接。回温的温度不够会造成过多锡球，对焊接质量造成很大影响，如果没有存储好会造成助焊剂挥发，造成焊点光泽度暗淡。2.2物料的属性SMT贴装中的重要组成部分就是物料，它的质量和性能会对回流焊的直通率产生直接影响。第一，它是回流焊的主要焊接对象，必须具备耐高温性，有铅元件可焊性在235℃±5℃，2±0.2s，无铅元件在250～255℃，2～3s。理论虽然这么规定，但是实际上偶尔会出现物料过炉后产生熔化等现状，只能停工或者手工补充来继续生产，对生产的流程秩序及焊接质量产生很大影响。第二，所要焊接的元件在外形上需要标准并且具有很好的尺寸精度，否则会带来很大的物料损耗，同时也增加了停机时间，严重影响生产效率。第三，元件的包装需要符合组装要求，这在小批量生产中尤其明显，有很多客户只是试生产，用很少的物料去焊接，以此来节省成本，造成最后质量问题，无法起到试生产作用。建议这类客户应该眼光放长远，将经常采用的阻容件采购组建成库，每次生产直接调用，不仅可以提高生产效率，也降低了每次的采购成本。2.3焊接工艺焊接过程包含丝印、贴片和回流，每一个环节都非常重要。第一是丝印，在PCB设计和屏幕设计中提到的是正确的，组件和电路板的质量在表面焊接缺陷的前提下是良好的，60％到70％是由于印刷缺陷引起的。定位不允许、刮刀速度和压力、剥离速度不合适都会造成印刷错位、步进边缘不均匀、点锡、拉尖等问题，丝网连接必须加强印刷质量检验，及时调试，结束印刷错误的PCB流程到下一个链接。第二是补丁，我们都知道，确保放置质量的三个要素是“正确的组件”，“准确的位置”和“适当的安置压力”。“组件正确”，即确保材料名称或材料价值符合焊接BOM要求，进料器位置按优化顺序，材料完成后和团队转移也必须检查材料名称和位置是正确的“位置准确”是坐标的正确放置，以确保材料可以准确地安装到垫上，而且还要特别注意放置角度，以确保设备的极性在正确的方向，编程应该所有的设备角度和坐标调整呃，在机器视图之前的生产中，确保实际生产而不必调整，以保证生产流畅。“适当的压力放置”是指将浆料放入焊膏后的材料厚度，不能太小不能太大。在设置PCB厚度的过程中的因素的影响，套件的材料厚度和贴片机喷嘴压力设置的包装，现在新的贴装机配备有放置压力反馈系统，根据粘贴条件自动调整。第三是回流的控制，贴装效果在回流效果中可以直接看出，如要保证回流焊接的质量就需要设定正确的温度曲线，温度曲线主要由升温斜率、峰值温度和回流时间这三个主要因素控制。3回流焊常见故障及解决对策3.1抽芯抽芯现象主要出现在汽体相的回流焊接中，当焊接材料离开焊盘，沿引脚与芯体间会出现严重的虚焊。产生的原因：初始焊接引脚的导热性强，导致加热速度快，使得焊焊料与焊针的湿润度大于焊料间的湿润度，最后引脚会出现芯吸现象。当红外线回流焊缝时，PCB基板和焊料有机焊剂是红外光介质的极好吸收，并且引脚可以部分反射红外线，与焊料优先熔化相比，焊盘的润湿力大于引脚之间的润湿力，因此焊料会沿着针脚上升，发生芯吸现象的可能性要小得多。解决对策：在气相回流焊时，SMA应完全预热，然后放置在气相炉中，应仔细检查并确保PCB板的可焊性，可焊性差PCB不应在生产中使用，组件共面不能忽视，不良设备的共面性不应在生产中使用。3.2焊接锡珠锡珠尺寸较大，与焊球类似，直径在0.2mm～0.4mm之间，通常出现在矩形芯片元件的两侧或细间距销之间。在焊接过程中形成锡珠。当焊膏从焊盘压制或折叠或印刷太多时，在回流焊接后，容易在模块的侧面或底部形成锡珠。锡珠不仅会影响PCBA的外观，还会影响隐藏产品的质量隐藏，引脚短路后易引发，影响电子产品的质量。锡珠也可能导致异常电路工作，主要是看旁边电路的位置和大小，锡电阻在哪里没有影响，电容或电感的锡珠旁边的电路对锡有很大的影响。较大的位置主要靠近电容器中心或电感两侧，尺寸往往较大，如图1所示，焊剂的残留物已将元器件两端连通。图1回流焊接过程中锡珠现象产生原因：锡球的产生与焊点的排气过程紧密相连。如果焊点中的气氛不及时泄漏，可能会导致填充孔。如果逃逸太快，则焊料合金将附着在焊锡膜上以产生焊球。焊点表面凝固，内部仍然存在。液相中的气体可能产生针孔。纸张含有太多的水分;2.焊锡处理不好。焊膏的吸附是生产焊球的必要条件;3.使用的助焊剂量过大;预热温度不够，焊剂不能有效挥发;5在粘合板上的糊状颗粒上容易导致焊球现象。解决对策：1.垫的设计合理;2.通孔铜层至少要保持25μm，避免板内水分的冲击;3.采用适当的助焊剂涂布法，减少焊剂中混合气体的量;预热温度;5.板材预烘烤处理;6.使用合适的焊接面罩。相对来说，焊接面的表面更容易产生焊球现象。3.3桥连回流焊接中，由于熔融合金与被焊金属之间的合金化作用对焊点形态的影响很小可忽略。在这种情况下，回流焊接的过程可以被认为是在表面张力和重力的作用下形成熔融合金的过程。假设焊接时熔融合金的表面张力恒定，熔融合金在引线和焊盘表面上的润湿角度不会改变合金冷却过程中的焊接过程，忽略孔隙度等焊接缺陷，建立的焊接三维数学模型，当合金润湿扩散平衡时，由焊盘，熔融合金和导线系统组成的最小能量处于稳定状态。随着焊锡膏量的增加，焊点平衡能量逐渐增加，当焊膏达到并超过一定值时，系统的能量变化将不会再出现在变化阶段，但在整个焊料中成型工艺顺利变化即焊接接头的平衡将被桥接。产生原因：1.线分布太密，引脚太近或不规则;2.板上或针上残留物;3.预热温度不足或焊剂活性不足;4.粘贴印刷桥梁或部分移动等。必须匹配焊脚和针焊点在一定条件下可以携带焊料（焊膏）的量一定，处理不当部分可能会导致桥接现象。防止措施：1.合理设计垫片，避免过度使用密集布线;2.适当提高焊接预热温度，可以在一定范围内考虑提高焊接温度，提高焊料合金的流动性;3.氮环境削减，产生桥梁现象的焊点可以用电熨斗进行再加工。3.4墓碑墓碑现象指元件一端脱离焊锡，直接造成组装板的失效。产生原因：1.墓碑的生产与焊接过程两端部件的不均匀性有关，装配后的现象更加突出。焊膏印刷不均匀;2.组件补丁不准确;温度不均匀;4.不同材料和不同热量的基板导热系数;5个氮化物的墓碑现象更为明显;当轨道平行布置时，更容易发生墓碑现象。防止措施：1.提高整个工艺的精度印刷精度，贴片精度，温度均匀性;2.纸基玻璃环氧树脂，陶瓷基地，依次出现墓碑的可能性;3.合理的设计。3.5PCB扭曲PCB扭曲问题是SMT生产中经常出现的问题，它会对装配及测试带来相当大的影响，因此在生产中应尽量避免这个问题的出现。产生原因：（1）PCB本身，原料选择不当，PCB低Tg，特别是纸基PCB，加工温度过高，会导致PCB弯曲。（2）PCB设计不合理，部件不均匀会导致PCB热应力过大，连接器和插座较大也会影响PCB的膨胀和收缩，甚至永久变形。（3）双面PCB，如果铜箔的侧面保持太大（如接地），而铜箔的另一侧太小，会造成两侧不均匀的收缩和变形。（4）回流温度过高会导致PCB失真。解决对策：在价格和空间许可的情况下，选择PCB的高Tg或增加PCB的厚度以达到最佳的纵横比;合理设计PCB双面铜箔面积应平衡;无钢层覆盖电路（105℃×4h）;调整夹具或夹紧距离，确保PCB热膨胀空间，焊接工艺温度尽可能低。已经轻微扭曲，可以放置在定位夹具中，温度复位释放应力，一般会取得满意的效果。3.6

焊点裂纹焊点裂纹不同于表面裂纹，焊点裂纹的存在会破坏元件与焊盘之间的有效联系，严重影响电路板的可靠性。

产生原因：1.操作不当，焊点造成机械损坏;2.焊料合金由Pb等元素污染，使焊点非常明显的非同步凝固，导致熔点低的脆性相和应力集中，这些相容易成为裂纹扩展的起源，进一步扩张;3.没有足够快速地冷却焊盘的速度，焊料或引线和焊料之间形成粗糙和不均匀的锯齿状脆性金属间化合物;电镀与引起焊锡润湿不良的其他因素之间的不匹配可能最终导致焊料裂纹的产生;5.最常见的是在焊锡循环中的裂纹或试验后的拉伸试验

解决对策：1.减少焊接和传输过程中的机械冲击;2.严格按照规格进行操作，避免组装过程中其他元素的污染，确保整个工艺满足无铅要求;3.使用适当的冷却速率获得适度的金属间化合物的流平和厚度;4.采取措施使焊料畅通。3.7

黑焊盘黑焊盘指焊盘表面化镍浸金（ENIG）镀层形态良好，但金层下的镍层已变质生成只要为镍的氧化物的脆性黑色物质，对焊点可靠性构成很大威胁。产生原因：黑盘主要由Ni氧化物组成，黑色盘面P含量比正常的Ni表面高得多，表明黑色盘在一段时间后主要发生在浴中。在浸渍过程中，镍的氧化速率大于金的氧化速率，使得氧化镍在完全溶解之前被金层覆盖以产生良好的表面金层，并且实际的镍层已经劣化;原子之间沉积的金层相对较松，金层下方的镍层有机会继续氧化。镍层在电镀效应的影响下将继续恶化。

解决对策：1.为了减少镍罐的使用寿命，严格控制生产，控制P含量在7％左右。镍层经过长寿命的P含量会增加，这将加速镍的氧化速率;2.镍层厚度至少为4μm，使镍层可以相对平坦;金层厚度不大于0.1μm，黄金只会使焊料脆化;3.预焊烤盘对焊接质量不会起到太大推动作用。焊接前的黑色焊盘已经生产，烘烤，但会使涂层变差;4.浸金溶液通过加入还原剂，半替代半复合金层，但成本将增加2.5倍。3.8

湿润不良

通常润湿不良是指焊点焊锡合金没有很好的铺展开来，从而无法得到良好的焊点并直接影响到焊点的可靠性。产生原因：垫或针的表面上的涂层被氧化，并且氧化物层的存在妨碍了焊料和涂层之间的接触。2.涂层厚度不足或机械加工差，组装时容易破损。不够。与SnPb相比，普通无铅焊料合金的熔点提高，润湿性大大降低，焊接温度要求更高，保证焊接质量。4.预热温度低或焊剂活性不足以使助焊剂无法有效去除焊盘和表面氧化膜表面;5.涂层与焊料之间的错配行业可能会有不良的润湿现象;6.越来越多的使用0201和01005组件，由于焊膏的印刷量少，在原来的温度曲线焊膏中迅速蒸发焊膏，从而影响润湿性能;焊剂或焊剂被污染。

解决对策：1.根据钣金和部件的储存要求，不要使用焊接材料的劣化;2.选择涂层质量以满足板材的要求。一般来说，需要至少5μm厚的涂层以确保材料在12个月内不会过期;3.刷头应先镀1〜3μm，否则黄铜会影响焊接质量;4.合理设定工艺参数，适当增加预热或焊接温度，确保焊接时间充足;5氮保护环境中各种焊锡润湿行为可显着提高