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引言 進(jìn)入21世紀(jì)以來，SMT技術(shù)迅猛發(fā)展，其中高組裝密度、高可靠性、高頻特性成為SMT發(fā)展趨勢。表面貼裝元件小型化和精細(xì)化，促使插裝元件不斷減少。傳統(tǒng)的波峰焊因其焊接參數(shù)可控性差、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，逐漸被可對焊點參數(shù)實現(xiàn)“量身定制”的選擇性波峰焊（下文簡稱選擇焊）所替代。選擇焊不僅可以對每個焊點的助焊劑的噴涂量、焊接時間、焊接波峰高度等參數(shù)調(diào)至最佳，而且其熱沖擊小、可對不同元件區(qū)別對待、軌道傾角為0°、成本低，基于這些優(yōu)良性能，選擇焊逐步受到各大電子企業(yè)的青睞。與此同時，選擇焊的各種焊接缺陷也成為行業(yè)關(guān)注的問題。本文對選擇焊的各種缺陷類型進(jìn)行原因分析，并找出改善措施。 選擇焊缺陷原因分析及改善對策 選擇性波峰焊常見的缺陷有以下幾種： 1.橋連 2.元件不貼浮起 3.假焊 4.焊點不足 5.焊點多錫 6.錫珠 7.掉件 8.冷焊 下面將對這幾種缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施。 連錫 定義 元件端頭、元器件相鄰的焊點之間以及焊點與鄰近的導(dǎo)線、孔等電氣上不該連接的部位被焊錫連接在一起。 原因分析 1.PCB預(yù)熱溫度過低，造成助焊劑活化不良或PCB板溫度不足，從而導(dǎo)致錫溫不足，使液態(tài)焊料潤濕性和流動性變差，相鄰線路間焊點發(fā)生連錫，如圖1。 2. 焊接溫度過低，PCB熱量吸收不足，則焊料粘度降低，焊料流動性變差。 3. 元件引腳/PCB焊盤不潔凈或被氧化，這種情況會導(dǎo)致液態(tài)焊料在焊盤或元件引腳上的流動性受到一定程度的影響，尤其是在脫離瞬間，焊料將被阻塞在焊點間，形成連錫。 4. 通孔連接器引腳長，當(dāng)連接器相鄰引腳的潤濕角交疊在一起的時候就可能發(fā)生連錫。 5. 焊盤間距過窄，導(dǎo)致錫拖不開，產(chǎn)生連錫。 6. PCB導(dǎo)錫焊盤導(dǎo)錫焊盤缺失或設(shè)計太細(xì)、距離太遠(yuǎn)。 7. 插裝元件引腳不規(guī)則或插裝歪斜，在焊接前引腳之間已經(jīng)接近或已經(jīng)碰上。 8. 助焊劑活性差，不能潔凈PCB焊盤，使焊料在銅箔表面的潤濕力降低，導(dǎo)致浸潤不良。 9. PCB翹曲變形，導(dǎo)致吃錫深的地方錫流不順暢，易產(chǎn)生連錫。 10. 焊料不純，焊料中所含雜質(zhì)超過允許的標(biāo)準(zhǔn)，焊料的特性將會發(fā)生變化，浸潤或流動性將逐漸變差，易形成連錫不良。 改善措施 1. 調(diào)整板面合適預(yù)熱溫度/焊接峰值溫度。 2.針對元件引腳或PCB焊盤氧化需涂敷助焊劑過爐。 3.針對腳長超過標(biāo)準(zhǔn)的元件可采取預(yù)加工進(jìn)行剪腳。 4.焊盤需按照PCB設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計。將多引腳插裝元件最后一個引腳的焊盤設(shè)計成一個導(dǎo)錫焊盤；設(shè)計必須符合DFM。 5. 元件插裝后必須目視檢查。 6.使用助焊劑之前點檢助焊劑的比重，使用有效期內(nèi)的助焊劑。 7.針對板變形翹曲有兩種措施：a.加擋錫條；b.做載板。 元件不貼浮起 定義 插裝元件過選擇焊后元件本體有部分或全部不貼焊盤，與焊盤間有大于0.7mm的縫隙。 原因分析 元件插裝時不到位，沒有貼板。 2.插裝元件較松，若遇鏈條抖動幅度較大，已插裝好的元件就可能由于抖動而不貼板。 3. PCB翹曲變形，可能會導(dǎo)致噴嘴頂起元件。 4.孔徑與腳徑設(shè)計不合理，插裝元件較松，且元件較輕，稍遇外力元件就會浮起，如鏈條抖動、噴嘴噴涂/焊接壓力等。 改善對策 1.提高插裝質(zhì)量，插裝完后需目視檢查。 2. 調(diào)整鏈條運輸狀態(tài)，使其處于最佳。 3.針對PCB翹曲變形可采取的措施有：a.控制PCB來料變形不良；b.調(diào)整波峰高度；c.采用擋錫條控制變形；d.做載板過選擇焊。 4.針對元件插裝較松問題可采取的措施有：a.采用壓塊或壓蓋過爐；b.采用點膠工藝；c.修改孔徑與腳徑比。 焊點不足 定義 焊點干癟、焊點不完整有空洞、插裝孔以及導(dǎo)通孔中焊料不飽滿或焊料沒有爬到元件面的焊盤上。 原因分析 1.元件焊端、引腳、PCB焊盤氧化或污染，或PCB受潮，這幾種情況會導(dǎo)致助焊劑無法完全清除氧化層或異物，氧化層或異物將熔融焊料與鍍層隔開，焊料無法潤濕鋪展。 2. 元件腳部分鍍層有問題或者鍍層不合格，元件腳可焊性比較差。 3. 助焊劑活性差，不能潔凈PCB焊盤，使焊料在銅箔表面的潤濕力降低，導(dǎo)致浸潤不良。 4. 助焊劑噴涂量不足或噴涂不均勻，此種情況會導(dǎo)致助焊劑不能完全達(dá)到應(yīng)有的效果。 5. PCB預(yù)熱溫度不恰當(dāng)，PCB預(yù)熱溫度過高，使助焊劑碳化，失去活性，造成潤濕不良；PCB預(yù)熱溫度過低，助焊劑活化不良或PCB板溫度不足，從而導(dǎo)致錫溫不足，使液態(tài)焊料潤濕性變差。 6. PCB焊接溫度不恰當(dāng)，PCB焊接溫度過高，會使焊料黏度過低；PCB焊接溫度過低，液態(tài)焊料潤濕性變差。 7. PCB焊盤鍍層太薄或加工不良，這種情況很容易使鍍層在生產(chǎn)過程中脫落，導(dǎo)致焊盤可焊性變差。 8. 金屬化孔質(zhì)量差或阻焊膜流入孔中，這兩種情況會導(dǎo)致焊料無法在金屬孔內(nèi)擴散潤濕。 9. 插裝孔的孔徑過大，焊料從孔中流出。 10. PCB翹曲位置與焊錫噴嘴接觸不良。 11. 物料設(shè)計不良，如無Standoff設(shè)計，過爐時物料內(nèi)的氣體無法逸出，只能從通孔處逸出，導(dǎo)致吹孔假焊問題。 12. 軌道兩側(cè)不平行，會使得PCB與波峰移動位置不平行。 13. 程序中坐標(biāo)位置或方向設(shè)置有誤，偏離焊點中心，導(dǎo)致焊點不足產(chǎn)生。 14. 焊錫噴嘴氧化，一側(cè)錫不流動或流動性差。 改善對策 1. 元器件先進(jìn)先出，盡量避免存放在潮濕的環(huán)境中，不要超過規(guī)定的使用日期。對PCB進(jìn)行清洗和去潮處理。 2.針對元件腳鍍層不合格需推動供應(yīng)商進(jìn)行改善。 3. 使用助焊劑之前點檢助焊劑的比重，使用有效期內(nèi)的助焊劑。 4.助焊劑的噴涂量需調(diào)節(jié)到最佳值，一個焊點盡量實現(xiàn)三次噴涂。 5. 調(diào)整適當(dāng)預(yù)熱溫度/焊接峰值溫度。 6. 針對PCB來料不良推動供應(yīng)商改善加工質(zhì)量。 7. 插裝孔的孔徑比引腳直徑大0.2-0.4mm，細(xì)引線可取下限，粗引線可取上限。 8. 針對PCB翹曲變形可采取的措施有：a.控制PCB來料變形不良；b.調(diào)整波峰高度；c.采用擋錫條控制變形；d.做載板過選擇焊。 9.針對物料設(shè)計不良，可推動供應(yīng)商修改物料或更換物料；設(shè)計必須符合DFM設(shè)計。 10.定時點檢選擇焊軌道水平。 11.培訓(xùn)員工制程能力，提高其制程水平，制程時嚴(yán)格按照制程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置程序，程序制作后須作小批量（10塊PCB）測試。 12.焊錫噴嘴每兩小時沖刷一次，每天上班前需點檢，并定期更換。 焊點多錫 定義 元件焊端和引腳周圍被過多的焊料包圍,或焊點中間裹有氣泡,不能形成標(biāo)準(zhǔn)的彎月牙面焊點。潤濕角θ＞90° 原因分析 1. 焊接溫度過低，使熔融焊料的粘度過大。 2. PCB預(yù)熱過低，焊接時元件與PCB吸熱，使實際焊接溫度降低。 3. 助焊劑的活性差或比重過小，導(dǎo)致焊料集中在一起無法擴散開來。 4. 焊盤、插裝孔或引腳可焊性差，不能充分浸潤，產(chǎn)生的氣泡裹在焊點中。 5. 焊料中錫的比例減少，或Cu的成分增加，焊料粘度增加，錫的流動性變差。 6. 焊料錫渣太多，導(dǎo)致焊料合金包裹錫渣停留在焊點上，因此焊點變大。 改善對策 1. 調(diào)整適當(dāng)選擇焊焊接峰值溫度及焊接時間。 2. 根據(jù)PCB尺寸、板層、元件多少、有無貼裝元件等設(shè)置預(yù)熱溫度。 3. 更換助焊劑或調(diào)整合適比重。 4. 提高PCB板的加工質(zhì)量，元器件先進(jìn)先出，不要存放在潮濕的環(huán)境中。 5.調(diào)節(jié)焊料合金成分。 6. 每班下班前清理錫渣。 錫珠 7. PCB阻焊層選擇不當(dāng)，阻焊層在選擇焊焊接過程中會變軟，就像焊料合金粘在膠黏劑上一樣，使用高Tg點的阻焊材料將減少甚至消除錫珠。 8. 焊錫噴嘴離開焊盤時濺錫，焊錫噴嘴離開焊盤時順著元件引腳延伸的方向拉出錫柱，在助焊劑的潤濕作用/自身流動性/表面張力的作用下，錫液會流回錫缸時濺出錫珠。 圖5.4焊錫噴嘴離開焊盤時順著元件引腳延伸的方向拉出錫柱，錫液會流回錫缸時濺出錫珠。 9.焊接工藝差異，有預(yù)上錫工序比無預(yù)上錫工序產(chǎn)生錫珠多。 改善措施 1. OSP板滯留時間不超過72h，否則焊盤氧化，導(dǎo)致可焊性變差。 2. 選擇正確助焊劑。 3. 按照標(biāo)準(zhǔn)控制助焊劑涂覆量。 4. 針對PCB來料不良反映供應(yīng)商改進(jìn)PCB制造工藝，提高孔壁光潔度。 5. 合理選擇預(yù)熱溫度。 6. 針對選擇焊波峰較高問題：a.調(diào)節(jié)選擇合適波峰高度；b.加防錫珠罩。 7. 選擇高Tg點的阻焊材料。 8. 調(diào)整焊接時間及鏈速等工藝參數(shù)。 9. 謹(jǐn)慎評估使用預(yù)上錫工序。 掉件 定義 應(yīng)有元器件的焊盤上無器件。 原因分析 1. 插裝元件焊盤與SMD元件間距應(yīng)小于5mm，若距離SMD元件過近，過選擇焊時，將導(dǎo)致已焊接的SMD元件焊料受熱熔化，發(fā)生脫落 2. SMT貼裝不良（偏移、空焊、墓碑），易發(fā)生SMD元件掉落，如圖6.1。 3. 噴嘴口徑過大，焊接時易碰SMD元件，易發(fā)生元件掉落，如圖6.1。 4. 程序坐標(biāo)設(shè)置有誤，可能會焊掉旁邊SMD元件，如圖6.1。 5. 元件松動，鏈條抖動，插裝元件易掉落。 改善措施 1. 優(yōu)化焊盤設(shè)計。 2. SMT提高標(biāo)準(zhǔn)要求，加強AOI及目檢要求。 3. 選擇合適噴嘴。 4. 嚴(yán)格按照制程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置程序。 5.針對元件較松的情況可采取： a.調(diào)整鏈條；b.增加壓塊過爐；c.調(diào)整孔徑與腳徑比。 焊點拉尖 定義 焊點頂部拉尖呈冰柱狀，小旗狀。焊點拉尖經(jīng)修整后需要符合與元件腳整體超過PCB的部分不大于2mm。 原因分析 1. PCB預(yù)熱過低，使PCB與元器件溫度偏低，焊接時元件與PCB吸熱，焊料粘度較大，不易拖錫，形成焊錫拉尖。 2. 焊接溫度過低，熔融焊料粘度過大，不易拖錫。 3. 助焊劑活性差，導(dǎo)致焊錫潤濕性變差。 4. 焊料不純，如焊料中Cu合金超標(biāo)，導(dǎo)致焊料流動性變差，易形成錫尖。 5. 波峰高度高，元件底部與焊噴嘴接觸。 6. 焊接元件引線直徑與焊盤孔徑比例不合理，若插裝孔徑過大，大焊盤吸熱量大，會導(dǎo)致焊點拉尖現(xiàn)象。 7. 元件引腳過長或焊接時間過短，錫未脫離干凈已冷凝。 8. 焊噴嘴中心偏離焊盤中心，導(dǎo)致元件腳浸錫不良。 改善措施 1. 根據(jù)PCB、板層、元件多少、有無貼裝元件等設(shè)置預(yù)熱溫度。 2. 調(diào)整選擇焊焊接峰值溫度及焊接時間。 3. 選擇合適助焊劑。 4. 定時監(jiān)控錫缸中焊料合金成分，對于不合格錫缸采取換缸或采取補充、稀釋焊料調(diào)節(jié)焊料比例。 5. 調(diào)節(jié)適當(dāng)波峰高度。 6. 插裝孔的孔徑比引腳直徑大0.2-0.4mm，細(xì)引線可取下限，粗引線可取上限。 7. 針對元件腳長可采用預(yù)加工剪腳措施。 8. 定期檢測選擇焊設(shè)備精度。 冷焊 定義 又稱焊錫紊亂。焊點表面呈現(xiàn)紊亂痕跡。 原因分析 1. 鏈條震動，冷卻時受到外力影響，使焊錫紊亂。 2. 焊接溫度過低或鏈條速度過快，使熔融焊料的黏度過大，焊點表面發(fā)皺。 改善措施 1.檢查電壓是否穩(wěn)定，人工取、放PCB時要輕拿輕放。 2. 調(diào)整錫波溫度及焊接時間。
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