SMT焊接质量缺陷： 再流焊质量缺陷及解决办法

董进锋

立碑现象再流焊中，片式元器件常出现立起的现象

产生的原因：立碑现象发生的根本原因是元件两边的润湿力不平衡，因而元件两端的力矩也不平衡，从而导致立碑现象的发生。

下列情况均会导致再流焊时元件两边的湿润力不平衡：

▶ 焊盘设计与布局不合理。如果焊盘设计与布局有以下缺陷，将会引起元件两边的湿润力不平衡。

元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表面各处的温差过大以致元件焊盘两边吸热不均匀;
大型器件QFP、BGA、散热器周围的小型片式元件焊盘两端会出现温度不均匀。

解决办法：改变焊盘设计与布局。

▶ 焊锡膏与焊锡膏印刷存在问题。焊锡膏的活性不高或元件的可焊性差，焊锡膏熔化后，表面张力不一样，将引起焊盘湿润力不平衡。两焊盘的焊锡膏印刷量不均匀，多的一边会因焊锡膏吸热量增多，融化时间滞后，以致湿润力不平衡。

解决办法：选用活性较高的焊锡膏，改善焊锡膏印刷参数，特别是模板的窗口尺寸。

▶ 贴片移位Z轴方向受力不均匀，会导致元件浸入到焊锡膏中的深度不均匀，熔化时会因时间差而导致两边的湿润力不平衡。如果元件贴片移位会直接导致立碑。

解决办法：调节贴片机工艺参数。

▶ 炉温曲线不正确，如果再流焊炉炉体过短和温区太少就会造成对PCB加热的工作曲线不正确，以致板面上湿差过大，从而造成湿润力不平衡。

解决办法：根据每种不同产品调节好适当的温度曲线。

▶ 氮气再流焊中的氧浓度。采取氮气保护再流焊会增加焊料的湿润力，但越来越多的例证说明，在氧气含量过低的情况下发生立碑的现象反而增多;通常认为氧含量控制在(100～500)×10的负6次方左右最为适宜。

锡珠

锡珠是再流焊中常见的缺陷之一，它不仅影响外观而且会引起桥接。锡珠可分为两类，一类出现在片式元器件一侧，常为一个独立的大球状;另一类出现在IC引脚四周，呈分散的小珠状。产生锡珠的原因很多，现分析如下：

▶ 温度曲线不正确。再流焊曲线可以分为4个区段，分别是预热、保温、再流和冷却。预热、保温的目的是为了使PCB表面温度在60～90s内升到150℃，并保温约90s，这不仅可以降低PCB及元件的热冲击，更主要是确保焊锡膏的溶剂能部分挥发，避免再流焊时因溶剂太多引起飞溅，造成焊锡膏冲出焊盘而形成锡珠。

解决办法：注意升温速率，并采取适中的预热，使之有一个很好的平台使溶剂大部分挥发。

▶ 焊锡膏的质量

焊锡膏中金属含量通常在(90±0。5)℅，金属含量过低会导致助焊剂成分过多，因此过多的助焊剂会因预热阶段不易挥发而引起飞珠。

焊锡膏中水蒸气和氧含量增加也会引起飞珠。由于焊锡膏通常冷藏，当从冰箱中取出时，如果没有确保恢复时间，将会导致水蒸气进入;此外焊锡膏瓶的盖子每次使用后要盖紧，若没有及时盖严，也会导致水蒸气的进入。

放在模板上印制的焊锡膏在完工后。剩余的部分应另行处理，若再放回原来瓶中，会引起瓶中焊锡膏变质，也会产生锡珠。

解决办法：选择优质的焊锡膏，注意焊锡膏的保管与使用要求。

▶ 印刷与贴片

在焊锡膏的印刷工艺中，由于模板与焊盘对中会发生偏移，若偏移过大则会导致焊锡膏浸流到焊盘外，加热后容易出现锡珠。此外印刷工作环境不好也会导致锡珠的生成，理想的印刷环境温度为25±3℃，相对湿度为50℅～65℅。

解决办法：仔细调整模板的装夹，防止松动现象。改善印刷工作环境。

贴片过程中Z轴的压力也是引起锡珠的一项重要原因，却往往不引起人们的注意。部分贴片机Z轴头是依据元件的厚度来定位的，如Z轴高度调节不当，会引起元件贴到PCB上的一瞬间将焊锡膏挤压到焊盘外的现象，这部分焊锡膏会在焊接时形成锡珠。这种情况下产生的锡珠尺寸稍大。

解决办法：重新调节贴片机的Z轴高度。

模板的厚度与开口尺寸。模板厚度与开口尺寸过大，会导致焊锡膏用量增大，也会引起焊锡膏漫流到焊盘外，特别是用化学腐蚀方法制造的摸板。

解决办法：选用适当厚度的模板和开口尺寸的设计，一般模板开口面积为焊盘尺寸的90℅。

芯吸现象

芯吸现象又称抽芯现象，是常见焊接缺陷之一，多见于气相再流焊。芯吸现象使焊料脱离焊盘而沿引脚上行到引脚与芯片本体之间，通常会形成严重的虚焊现象。产生的原因只要是由于元件引脚的导热率大，故升温迅速，以致焊料优先湿润引脚，焊料与引脚之间的湿润力远大于焊料与焊盘之间的湿润力，此外引脚的上翘更会加剧芯吸现象的发生。

解决办法：

对于气相再流焊应将SMA首先充分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不能用于生产;
充分重视元件的共面性，对共面性不好的器件也不能用于生产。

在红外再流焊中，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，故相比而言焊料优先熔化，焊料与焊盘的湿润力就会大于焊料与引脚之间的湿润力，故焊料不会沿引脚上升，从而发生芯吸现象的概率就小得多。

桥连

桥连是SMT生产中常见的缺陷之一，它会引起元件之间的短路，遇到桥连必须返修。引起桥连的原因很多主要有：

▶ 焊锡膏的质量问题。

焊锡膏中金属含量偏高，特别是印刷时间过久，易出现金属含量增高，导致IC引脚桥连;
焊锡膏粘度低，预热后漫流到焊盘外;
焊锡膏塔落度差，预热后漫流到焊盘外;

解决办法：调整焊锡膏配比或改用质量好的焊锡膏。

▶ 印刷系统

印刷机重复精度差，对位不齐(钢板对位不好、PCB对位不好)，。致使焊锡膏印刷到焊盘外，尤其是细间距QFP焊盘;

模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，导致焊锡膏偏多。

解决方法：调整印刷机，改善PCB焊盘涂覆层;

▶ 贴放压力过大，焊锡膏受压后满流是生产中多见的原因。另外贴片精度不够会使元件出现移位、IC引脚变形等。

▶ 再流焊炉升温速度过快，焊锡膏中溶剂来不及挥发。

解决办法：调整贴片机Z轴高度及再流焊炉升温速度。

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