SMT貼片廠做PCBA時常見問題及解決方案
錫珠
a.在印刷工藝中由于模板與焊盤對中偏移導(dǎo)致焊膏流到焊盤外:
1.跟進(jìn)焊盤、元件引腳和錫膏是否氧化;
2.調(diào)整模板開口與焊盤精確對位;
在元器件貼裝過程中,焊膏被置放于片式元件的引腳與焊盤之間,如果焊盤和元件引腳潤濕不良(可焊性差),液態(tài)焊料會收縮而使焊縫不充分,所有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態(tài)焊料會從焊縫流出,形成錫珠。
b.貼片過程中Z軸的壓力過太瞬間將錫膏擠壓到焊盤外:
1.精確調(diào)整Z軸壓力;
c.加熱速度過快,時間過短焊膏內(nèi)部水分和溶劑未能完全揮發(fā)出來,到達(dá)回流焊接區(qū)時引起溶劑、水分沸騰,濺出錫珠:
1.調(diào)整預(yù)熱區(qū)活化區(qū)溫度上升速度。
d.模板開口尺寸及輪廓不清晰:
1.檢查模板開口及輪廓是否清晰,必要時需更換模板。
立碑(曼哈頓現(xiàn)象)
立碑是由于回流焊過程中CHIP元件兩端焊盤上錫膏的表面張力不平衡所致,其表現(xiàn)為元器件部分地或完全地豎起,俗稱為墓碑現(xiàn)象(Tomb Stone Effect)或 吊橋現(xiàn)象(Draw-bridging Effect)、曼哈頓現(xiàn)象(Manhattan Effect,指紐約曼哈頓區(qū)之大樓林立現(xiàn)象。曼哈頓由于地質(zhì)原因,特別適合建高樓,整個曼哈頓聳立著超過5500棟高樓,其中35棟超過了200米,是世界上最大的摩天大樓集中區(qū)。擁有紐約標(biāo)志性的帝國大廈、洛克菲勒中心、克萊斯勒大廈、大都會人壽保險大廈等建筑。),元件體積越小越容易發(fā)生。特別是 1005 或更小的 0603 貼片元件生產(chǎn)中,很難消除立碑現(xiàn)象。
墓碑現(xiàn)象和吊橋現(xiàn)象比較直觀,容易理解,而曼哈頓現(xiàn)象 這看起來有點晦澀,早期的SMT文獻(xiàn)翻譯者可能因為曼哈頓現(xiàn)象這個詞看起來比較炫,所以用的比較多,以致現(xiàn)在很多人不知所以然。
下面將就一些主要因素作簡要分析:
1 .預(yù)熱期
當(dāng)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)柏瑞安的經(jīng)驗,預(yù)熱溫度一般 150+ 10℃ ,時間為 60-90 秒左右。
2. 焊盤尺寸
設(shè)計片狀電阻、電容焊盤時,應(yīng)嚴(yán)格保持其全面的對稱性,即焊盤圖形的形狀與尺寸應(yīng)完全一致,以保證焊膏熔融時,作用于元件上焊點的合力為零,以利于形成理想的焊點。設(shè)計是制造過程的第一步,焊盤設(shè)計不當(dāng)可能是元件豎立的主要原因。具體的焊盤設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)可參閱 IPC-782 《表面貼裝設(shè)計與焊盤布局標(biāo)準(zhǔn)入事實上,超過元件太多的焊盤可能允許元件在焊錫濕潤過程中滑動,從而導(dǎo)致把元件拉出焊盤的一端。
對于小型片狀元件,為元件的一端設(shè)計不同的焊盤尺寸,或者將焊盤的一端連接到地線板上,也可能導(dǎo)致元件豎立。不同焊盤尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盤加熱和錫膏流動時間。在回流期間,元件簡直是飄浮在液體的焊錫上,當(dāng)焊錫固化時達(dá)到其最終位置。焊盤上不同的濕潤力可能造成附著力的缺乏和元件的旋轉(zhuǎn)。在一些情況中,延長液化溫度以上的時間可以減少元件豎立。
3 .焊膏厚度
當(dāng)焊膏厚度變小時,立碑現(xiàn)象就會大幅減小。這是由于:
(1) 焊膏較薄,焊膏熔化時的表面張力隨之減小。
(2) 焊膏變薄,整個焊盤熱容量減小,兩個焊盤上焊膏同時熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度決定的,表 2 是使用 0.1mm 與 0.2mm 厚模板的立碑現(xiàn)象比較,采用的是 1608 元件。一般在使用 1608 以下元件時,推薦采用 0.15mm 以下模板。
4. 貼裝偏移
一般情況下,貼裝時產(chǎn)生的元件偏移,在回流過程中會由于焊膏熔化時的表面張力拉動元件而自動糾正 , 我們稱之為 “ 自適應(yīng) ” ,但偏移嚴(yán)重,拉動反而會使元件立起產(chǎn)生 “ 立碑 ” 現(xiàn)象。這是因為:
(1) 與元件接觸較多的焊錫端得到更多熱容量,從而先熔化。
(2) 元件兩端與焊膏的粘力不同。所以應(yīng)調(diào)整好元件的貼片精度,避免產(chǎn)生較大的貼片偏差。
5 .元件重量
較輕的元件 “ 立碑 ” 現(xiàn)象的發(fā)生率較高,這是因為不均衡的張力可以很容易地拉動元件。所以在選取元件時如有可能,應(yīng)優(yōu)先選擇尺寸重量較大的元件。
焊接缺陷還有很多,本文列舉的只是2種最為常見的缺陷。解決這些焊接缺陷的措施也很多,但往往相互制約。如提高預(yù)熱溫度可有效消除立碑,但卻有可能因為加熱速度變快而產(chǎn)生大量的焊錫球。因此在解決這些問題時應(yīng)從多個方面進(jìn)行考慮,選擇一個折衷方案,這一點在實際工作中我們應(yīng)切記。
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