SMT贴片厂做PCBA时常见问题及解决方案

  在SMT贴片厂PCBA时,经常会碰到一些品质不良,作为smt加工厂的一员,根据经验,总结一些SMT贴片加工中常见问题及解决方案:

  锡珠

  a.在印刷工艺中由于模板与焊盘对中偏移导致焊膏流到焊盘外:

  1.跟进焊盘、元件引脚和锡膏是否氧化;

  2.调整模板开口与焊盘精确对位;

  在元器件贴装过程中,焊膏被置放于片式元件的引脚与焊盘之间,如果焊盘和元件引脚润湿不良(可焊性差),液态焊料会收缩而使焊缝不充分,所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊料会从焊缝流出,形成锡珠。

  b.贴片过程中Z轴的压力过太瞬间将锡膏挤压到焊盘外:

  1.精确调整Z轴压力;

  c.加热速度过快,时间过短焊膏内部水分和溶剂未能完全挥发出来,到达回流焊接区时引起溶剂、水分沸腾,溅出锡珠:

  1.调整预热区活化区温度上升速度。

  d.模板开口尺寸及轮廓不清晰:

  1.检查模板开口及轮廓是否清晰,必要时需更换模板。

  立碑(曼哈顿现象)

  立碑是由于回流焊过程中CHIP元件两端焊盘上锡膏的表面张力不平衡所致,其表现为元器件部分地或完全地竖起,俗称为墓碑现象(Tomb Stone Effect)或 吊桥现象(Draw-bridging Effect)、曼哈顿现象(Manhattan Effect,指纽约曼哈顿区之大楼林立现象。曼哈顿由于地质原因,特别适合建高楼,整个曼哈顿耸立着超过5500栋高楼,其中35栋超过了200米,是世界上最大的摩天大楼集中区。拥有纽约标志性的帝国大厦、洛克菲勒中心、克莱斯勒大厦、大都会人寿保险大厦等建筑。),元件体积越小越容易发生。特别是 1005 或更小的 0603 贴片元件生产中,很难消除立碑现象。

  墓碑现象和吊桥现象比较直观,容易理解,而曼哈顿现象 这看起来有点晦涩,早期的SMT文献翻译者可能因为曼哈顿现象这个词看起来比较炫,所以用的比较多,以致现在很多人不知所以然。

  下面将就一些主要因素作简要分析:

  1 .预热期

  当预热温度设置较低、预热时间设置较短,元件两端焊膏不同时熔化的概率就大大增加,从而导致两端张力不平衡形成 “ 立碑 ” ,因此要正确设置预热期工艺参数。根据柏瑞安的经验,预热温度一般 150+ 10℃ ,时间为 60-90 秒左右。

  2. 焊盘尺寸

  设计片状电阻、电容焊盘时,应严格保持其全面的对称性,即焊盘图形的形状与尺寸应完全一致,以保证焊膏熔融时,作用于元件上焊点的合力为零,以利于形成理想的焊点。设计是制造过程的第一步,焊盘设计不当可能是元件竖立的主要原因。具体的焊盘设计标准可参阅 IPC-782 《表面贴装设计与焊盘布局标准入事实上,超过元件太多的焊盘可能允许元件在焊锡湿润过程中滑动,从而导致把元件拉出焊盘的一端。

  对于小型片状元件,为元件的一端设计不同的焊盘尺寸,或者将焊盘的一端连接到地线板上,也可能导致元件竖立。不同焊盘尺寸的的使用可能造成不平衡的焊盘加热和锡膏流动时间。在回流期间,元件简直是飘浮在液体的焊锡上,当焊锡固化时达到其最终位置。焊盘上不同的湿润力可能造成附着力的缺乏和元件的旋转。在一些情况中,延长液化温度以上的时间可以减少元件竖立。

  3 .焊膏厚度

  当焊膏厚度变小时,立碑现象就会大幅减小。这是由于:

  (1) 焊膏较薄,焊膏熔化时的表面张力随之减小。

  (2) 焊膏变薄,整个焊盘热容量减小,两个焊盘上焊膏同时熔化的概率大大增加。焊膏厚度是由模板厚度决定的,表 2 是使用 0.1mm 与 0.2mm 厚模板的立碑现象比较,采用的是 1608 元件。一般在使用 1608 以下元件时,推荐采用 0.15mm 以下模板。

  4. 贴装偏移

  一般情况下,贴装时产生的元件偏移,在回流过程中会由于焊膏熔化时的表面张力拉动元件而自动纠正 , 我们称之为 “ 自适应 ” ,但偏移严重,拉动反而会使元件立起产生 “ 立碑 ” 现象。这是因为:

  (1) 与元件接触较多的焊锡端得到更多热容量,从而先熔化。

  (2) 元件两端与焊膏的粘力不同。所以应调整好元件的贴片精度,避免产生较大的贴片偏差。

  5 .元件重量

  较轻的元件 “ 立碑 ” 现象的发生率较高,这是因为不均衡的张力可以很容易地拉动元件。所以在选取元件时如有可能,应优先选择尺寸重量较大的元件。

  焊接缺陷还有很多,本文列举的只是2种最为常见的缺陷。解决这些焊接缺陷的措施也很多,但往往相互制约。如提高预热温度可有效消除立碑,但却有可能因为加热速度变快而产生大量的焊锡球。因此在解决这些问题时应从多个方面进行考虑,选择一个折衷方案,这一点在实际工作中我们应切记。

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