點膠工藝中常見的缺陷與解決方法

拉絲/拖尾

拉絲/拖尾是點膠中常見的缺陷,產生的原因常見有膠嘴內徑太小、點膠壓力太高、膠嘴離PCB的間距太大、貼片膠過期或品質不好、貼片膠粘度太好、從冰箱中取出后未能恢復到室溫、點膠量太大等.

解決辦法: 改換內徑較大的膠嘴;降低點膠壓力;調節“止動”高度;換膠,選擇合適粘度的膠種;貼片膠從冰箱中取出后應恢復到室溫(約4h)再投入生產;調整點膠量.

膠嘴堵塞

故障現象是膠嘴出膠量偏少或沒有膠點出來.產生原因一般是針孔內未完全清洗干凈;貼片膠中混入雜質,有堵孔現象;不相溶的膠水相混合.

解決方法: 換清潔的針頭;換質量好的貼片膠;貼片膠牌號不應搞錯.

空打

現象是只有點膠動作,卻無出膠量.產生原因是貼片膠混入氣泡;膠嘴堵塞.

解決方法: 注射筒中的膠應進行脫氣泡處理(特別是自己裝的膠);更換膠嘴.

元器件移位

現象是貼片膠固化后元器件移位,嚴重時元器件引腳不在焊盤上.產生原因是貼片膠出膠量不均勻,例如片式元件兩點膠水中一個多一個少;貼片時元件移位或貼片膠初粘力低;點膠后PCB放置時間太長膠水半固化.

解決方法: 檢查膠嘴是否有堵塞,排除出膠不均勻現象;調整貼片機工作狀態;換膠水;點膠后PCB放置時間不應太長(短于4h)

波峰焊后會掉片

現象是固化后元器件粘結強度不夠,低于規定值,有時用手觸摸會出現掉片.產生原因是因為固化工藝參數不到位,特別是溫度不夠,元件尺寸過大,吸熱量大;光固化燈老化;膠水量不夠;元件/PCB有污染.

解決辦法: 調整固化曲線,特別是提高固化溫度,通常熱固化膠的峰值固化溫度為150℃左右,達不到峰值溫度易引起掉片.對光固膠來說,應觀察光固化燈是否老化,燈管是否有發黑現象;膠水的數量和元件/PCB是否有污染都是應該考慮的問題.

固化后元件引腳上浮/移位

這種故障的現象是固化后元件引腳浮起來或移位,波峰焊后錫料會進入焊盤下,嚴重時會出現短路、開路.產生原因主要是貼片膠不均勻、貼片膠量過多或貼片時元件偏移.

解決辦法: 調整點膠工藝參數;控制點膠量;調整貼片工藝參數.

焊錫膏印刷與貼片質量分析

焊錫膏印刷質量分析

由焊錫膏印刷不良導致的品質問題常見有以下幾種：

1.焊錫膏不足(局部缺少甚至整體缺少)將導致焊接后元器件焊點錫量不足、元器件開路、元器件偏位、元器件豎立.

2.焊錫膏粘連將導致焊接后電路短接、元器件偏位.

3.焊錫膏印刷整體偏位將導致整板元器件焊接不良,如少錫、開路、偏位、豎件等.

4.焊錫膏拉尖易引起焊接后短路。

導致焊錫膏不足的主要因素：

1.印刷機工作時,沒有及時補充添加焊錫膏.

2.焊錫膏品質異常,其中混有硬塊等異物.

3.以前未用完的焊錫膏已經過期,被二次使用.

4.電路板質量問題,焊盤上有不顯眼的覆蓋物,例如被印到焊盤上的阻焊劑(綠油).

5.電路板在印刷機內的固定夾持松動.

6.焊錫膏漏印網板薄厚不均勻.

7.焊錫膏漏印網板或電路板上有污染物(如PCB包裝物、網板擦拭紙、環境空氣中漂浮的異物等).

8.焊錫膏刮刀損壞、網板損壞.

9.焊錫膏刮刀的壓力、角度、速度以及脫模速度等設備參數設置不合適.

10.焊錫膏印刷完成后,因為人為因素不慎被碰掉.

導致焊錫膏粘連的主要因素：

1.電路板的設計缺陷,焊盤間距過小.

2.網板問題,鏤孔位置不正.

3.網板未擦拭潔凈.

4.網板問題使焊錫膏脫落不良.

5.焊錫膏性能不良,粘度、坍塌不合格.

6.電路板在印刷機內的固定夾持松動.

7.焊錫膏刮刀的壓力、角度、速度以及脫模速度等設備參數設置不合適.

8.焊錫膏印刷完成后,因為人為因素被擠壓粘連.

導致焊錫膏印刷整體偏位的主要因素：

1.電路板上的定位基準點不清晰.

2.電路板上的定位基準點與網板的基準點沒有對正.

3.電路板在印刷機內的固定夾持松動.定位頂針不到位.

4.印刷機的光學定位系統故障.

5.焊錫膏漏印網板開孔與電路板的設計文件不符合.

導致印刷焊錫膏拉尖的主要因素：

1.焊錫膏粘度等性能參數有問題.

2.電路板與漏印網板分離時的脫模參數設定有問題,

3.漏印網板鏤孔的孔壁有毛刺.

貼片質量分析

SMT貼片常見的品質問題有漏件、側件、翻件、偏位、損件等。

導致貼片漏件的主要因素

元器件供料架(feeder)送料不到位.

元件吸嘴的氣路堵塞、吸嘴損壞、吸嘴高度不正確.

設備的真空氣路故障,發生堵塞.

電路板進貨不良,產生變形.

電路板的焊盤上沒有焊錫膏或焊錫膏過少.

元器件質量問題,同一品種的厚度不一致.

貼片機調用程序有錯漏,或者編程時對元器件厚度參數的選擇有誤.

人為因素不慎碰掉.

導致SMC電阻器貼片時翻件、側件的主要因素

元器件供料架(feeder)送料異常.

貼裝頭的吸嘴高度不對.

貼裝頭抓料的高度不對.

元件編帶的裝料孔尺寸過大,元件因振動翻轉.

散料放入編帶時的方向弄反.

導致元器件貼片偏位的主要因素

貼片機編程時,元器件的X-Y軸坐標不正確.

貼片吸嘴原因,使吸料不穩.

導致元器件貼片時損壞的主要因素

定位頂針過高,使電路板的位置過高,元器件在貼裝時被擠壓.

貼片機編程時,元器件的Z軸坐標不正確.

貼裝頭的吸嘴彈簧被卡死.

影響再流焊品質的因素

焊錫膏的影響因素

再流焊的品質受諸多因素的影響,最重要的因素是再流焊爐的溫度曲線及焊錫膏的成分參數.現在常用的高性能再流焊爐,已能比較方便地精確控制、調整溫度曲線.相比之下,在高密度與小型化的趨勢中,焊錫膏的印刷就成了再流焊質量的關鍵.

焊錫膏合金粉末的顆粒形狀與窄間距器件的焊接質量有關,焊錫膏的粘度與成分也必須選用適當.另外,焊錫膏一般冷藏儲存,取用時待恢復到室溫后,才能開蓋,要特別注意避免因溫差使焊錫膏混入水汽,需要時用攪拌機攪勻焊錫膏.

焊接設備的影響

有時,再流焊設備的傳送帶震動過大也是影響焊接質量的因素之一.

再流焊工藝的影響

在排除了焊錫膏印刷工藝與貼片工藝的品質異常之后,再流焊工藝本身也會導致以下品質異常:

冷焊通常是再流焊溫度偏低或再流區的時間不足.

錫珠預熱區溫度爬升速度過快(一般要求,溫度上升的斜率小于3度每秒).

連錫電路板或元器件受潮,含水分過多易引起錫爆產生連錫.

裂紋一般是降溫區溫度下降過快(一般有鉛焊接的溫度下降斜率小于4度每秒).

SMT焊接質量缺陷 ━━━ 再流焊質量缺陷及解決辦法

立碑現象再流焊中,片式元器件常出現立起的現象：

產生的原因:立碑現象發生的根本原因是元件兩邊的潤濕力不平衡,因而元件兩端的力矩也不平衡,從而導致立碑現象的發生.

下列情況均會導致再流焊時元件兩邊的濕潤力不平衡:

1.焊盤設計與布局不合理.如果焊盤設計與布局有以下缺陷,將會引起元件兩邊的濕潤力不平衡.

①元件的兩邊焊盤之一與地線相連接或有一側焊盤面積過大,焊盤兩端熱容量不均勻;

②PCB表面各處的溫差過大以致元件焊盤兩邊吸熱不均勻;

③大型器件QFP、BGA、散熱器周圍的小型片式元件焊盤兩端會出現溫度不均勻.

解決辦法:改變焊盤設計與布局.

2.焊錫膏與焊錫膏印刷存在問題.焊錫膏的活性不高或元件的可焊性差,焊錫膏熔化后,表面張力不一樣,將引起焊盤濕潤力不平衡.兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻,多的一邊會因焊錫膏吸熱量增多,融化時間滯后,以致濕潤力不平衡.

解決辦法:選用活性較高的焊錫膏,改善焊錫膏印刷參數,特別是模板的窗口尺寸.

3.貼片移位Z軸方向受力不均勻,會導致元件浸入到焊錫膏中的深度不均勻,熔化時會因時間差而導致兩邊的濕潤力不平衡.如果元件貼片移位會直接導致立碑.

解決辦法:調節貼片機工藝參數.

4.爐溫曲線不正確,如果再流焊爐爐體過短和溫區太少就會造成對PCB加熱的工作曲線不正確,以致板面上濕差過大,從而造成濕潤力不平衡.

解決辦法:根據每種不同產品調節好適當的溫度曲線.

5.氮氣再流焊中的氧濃度.采取氮氣保護再流焊會增加焊料的濕潤力,但越來越多的例證說明,在氧氣含量過低的情況下發生立碑的現象反而增多;通常認為氧含量控制在(100～500)×10的負6次方左右最為適宜.

錫珠

錫珠是再流焊中常見的缺陷之一,它不僅影響外觀而且會引起橋接.錫珠可分為兩類,一類出現在片式元器件一側,常為一個獨立的大球狀;另一類出現在IC引腳四周,呈分散的小珠狀.產生錫珠的原因很多,現分析如下:

? 溫度曲線不正確.再流焊曲線可以分為4個區段,分別是預熱、保溫、再流和冷卻.預熱、保溫的目的是為了使PCB表面溫度在60～90s內升到150℃,并保溫約90s,這不僅可以降低PCB及元件的熱沖擊,更主要是確保焊錫膏的溶劑能部分揮發,避免再流焊時因溶劑太多引起飛濺,造成焊錫膏沖出焊盤而形成錫珠.

解決辦法:注意升溫速率,并采取適中的預熱,使之有一個很好的平臺使溶劑大部分揮發.

? 焊錫膏的質量

焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)℅,金屬含量過低會導致助焊劑成分過多,因此過多的助焊劑會因預熱階段不易揮發而引起飛珠.

焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會引起飛珠.由于焊錫膏通常冷藏,當從冰箱中取出時,如果沒有確保恢復時間,將會導致水蒸氣進入;此外焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒有及時蓋嚴,也會導致水蒸氣的進入.

放在模板上印制的焊錫膏在完工后.剩余的部分應另行處理,若再放回原來瓶中,會引起瓶中焊錫膏變質,也會產生錫珠.

解決辦法:選擇優質的焊錫膏,注意焊錫膏的保管與使用要求.

? 印刷與貼片

在焊錫膏的印刷工藝中,由于模板與焊盤對中會發生偏移,若偏移過大則會導致焊錫膏浸流到焊盤外,加熱后容易出現錫珠.此外印刷工作環境不好也會導致錫珠的生成,理想的印刷環境溫度為25±3℃,相對濕度為50℅～65℅.

解決辦法:仔細調整模板的裝夾,防止松動現象.改善印刷工作環境.

貼片過程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項重要原因,卻往往不引起人們的注意.部分貼片機Z軸頭是依據元件的厚度來定位的,如Z軸高度調節不當,會引起元件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現象,這部分焊錫膏會在焊接時形成錫珠.這種情況下產生的錫珠尺寸稍大.

解決辦法:重新調節貼片機的Z軸高度.

模板的厚度與開口尺寸.模板厚度與開口尺寸過大,會導致焊錫膏用量增大,也會引起焊錫膏漫流到焊盤外,特別是用化學腐蝕方法制造的摸板.

解決辦法:選用適當厚度的模板和開口尺寸的設計,一般模板開口面積為焊盤尺寸的90℅.

芯吸現象

芯吸現象又稱抽芯現象,是常見焊接缺陷之一,多見于氣相再流焊.芯吸現象使焊料脫離焊盤而沿引腳上行到引腳與芯片本體之間,通常會形成嚴重的虛焊現象.產生的原因只要是由于元件引腳的導熱率大,故升溫迅速,以致焊料優先濕潤引腳,焊料與引腳之間的濕潤力遠大于焊料與焊盤之間的濕潤力,此外引腳的上翹更會加劇芯吸現象的發生.

解決辦法:

對于氣相再流焊應將SMA首先充分預熱后再放入氣相爐中;

應認真檢查PCB焊盤的可焊性,可焊性不好的PCB不能用于生產;

充分重視元件的共面性,對共面性不好的器件也不能用于生產.

在紅外再流焊中,PCB基材與焊料中的有機助焊劑是紅外線良好的吸收介質,而引腳卻能部分反射紅外線,故相比而言焊料優先熔化,焊料與焊盤的濕潤力就會大于焊料與引腳之間的濕潤力,故焊料不會沿引腳上升,從而發生芯吸現象的概率就小得多.

橋連

橋連是SMT生產中常見的缺陷之一,它會引起元件之間的短路,遇到橋連必須返修.引起橋連的原因很多主要有:

? 焊錫膏的質量問題.

焊錫膏中金屬含量偏高,特別是印刷時間過久,易出現金屬含量增高,導致IC引腳橋連;

焊錫膏粘度低,預熱后漫流到焊盤外;

焊錫膏塔落度差,預熱后漫流到焊盤外;

解決辦法:調整焊錫膏配比或改用質量好的焊錫膏.

? 印刷系統

印刷機重復精度差,對位不齊(鋼板對位不好、PCB對位不好),.致使焊錫膏印刷到焊盤外,尤其是細間距QFP焊盤;

模板窗口尺寸與厚度設計不對以及PCB焊盤設計Sn-pb合金鍍層不均勻,導致焊錫膏偏多.

解決方法:調整印刷機,改善PCB焊盤涂覆層;

? 貼放壓力過大,焊錫膏受壓后滿流是生產中多見的原因.另外貼片精度不夠會使元件出現移位、IC引腳變形等.

? 再流焊爐升溫速度過快,焊錫膏中溶劑來不及揮發.

解決辦法:調整貼片機Z軸高度及再流焊爐升溫速度.

波峰焊質量缺陷及解決辦法

? 拉尖是指在焊點端部出現多余的針狀焊錫,這是波峰焊工藝中特有的缺陷.

產生原因:PCB傳送速度不當,預熱溫度低,錫鍋溫度低,PCB傳送傾角小,波峰不良,焊劑失效,元件引線可焊性差.

解決辦法:調整傳送速度到合適為止,調整預熱溫度和錫鍋溫度,調整PCB傳送角度,優選噴嘴,調整波峰形狀,調換新的焊劑并解決引線可焊性問題.

? 虛焊產生原因:元器件引線可焊性差,預熱溫度低,焊料問題,助焊劑活性低,焊盤孔太大,引制板氧化,板面有污染,傳送速度過快,錫鍋溫度低.

解決辦法:解決引線可焊性,調整預熱溫度,化驗焊錫的錫和雜質含量,調整焊劑密度,設計時減少焊盤孔,清除PCB氧化物,清洗板面,調整傳送速度,調整錫鍋溫度.

? 錫薄產生的原因:元器件引線可焊性差,焊盤太大(需要大焊盤除外),焊盤孔太大,焊接角度太大,傳送速度過快,錫鍋溫度高,焊劑涂敷不均,焊料含錫量不足.

解決辦法:解決引線可焊性,設計時減少焊盤及焊盤孔,減少焊接角度,調整傳送速度,調整錫鍋溫度,檢查預涂焊劑裝置,化驗焊料含量.

? 漏焊產生原因:引線可焊性差,焊料波峰不穩,助焊劑失效或噴涂不均,PCB局部可焊性差,傳送鏈抖動,預涂焊劑和助焊劑不相溶,工藝流程不合理.

解決辦法:解決引線可焊性,檢查波峰裝置,更換焊劑,檢查預涂焊劑裝置,解決PCB可焊性(清洗或退貨),檢查調整傳動裝置,統一使用焊劑,調整工藝流程.

? 焊接后印制板阻焊膜起泡

SMA在焊接后會在個別焊點周圍出現淺綠色的小泡,嚴重時還會出現指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響外觀質量,嚴重時還會影響性能,這種缺陷也是再流焊工藝中時常出現的問題,但以波峰焊時為多.

產生原因:阻焊膜起泡的根本原因在于阻焊模與PCB基材之間存在氣體或水蒸氣,這些微量的氣體或水蒸氣會在不同工藝過程中夾帶到其中,當遇到焊接高溫時,氣體膨脹而導致阻焊膜與PCB基材的分層,焊接時,焊盤溫度相對較高,故氣泡首先出現在焊盤周圍.

下列原因之一均會導致PCB夾帶水氣：

PCB在加工過程中經常需要清洗、干燥后再做下道工序,如腐刻后應干燥后再貼阻焊膜,若此時干燥溫度不夠,就會夾帶水汽進入下道工序,在焊接時遇高溫而出現氣泡.

PCB加工前存放環境不好,濕度過高,焊接時又沒有及時干燥處理.

在波峰焊工藝中,現在經常使用含水的助焊劑,若PCB預熱溫度不夠,助焊劑中的水汽會沿通孔的孔壁進入到PCB基材的內部,其焊盤周圍首先進入水汽,遇到焊接高溫后就會產生氣泡.  

解決辦法:

嚴格控制各個生產環節,購進的PCB應檢驗后入庫,通常PCB在260℃溫度下10s內不應出現起泡現象.

PCB應存放在通風干燥環境中,存放期不超過6個月;

PCB在焊接前應放在烘箱中在(120±5)℃溫度下預烘4小時.

波峰焊中預熱溫度應嚴格控制,進入波峰焊前應達到100～140℃,如果使用含水的助焊劑,其預熱溫度應達到110～145℃,確保水汽能揮發完.

SMA焊接后PCB基板上起泡

SMA焊接后出現指甲大小的泡狀物,主要原因也是PCB基材內部夾帶了水汽,特別是多層板的加工.因為多層板由多層環氧樹脂半固化片預成型再熱壓后而成,若環氧樹脂半固化片存放期過短,樹脂含量不夠,預烘干去除水汽去除不干凈,則熱壓成型后很容易夾帶水汽.也會因半固片本身含膠量不夠,層與層之間的結合力不夠而留下氣泡.此外,PCB購進后,因存放期過長,存放環境潮濕,貼片生產前沒有及時預烘,受潮的PCB貼片后也易出現起泡現象.

解決辦法:PCB購進后應驗收后方能入庫;PCB貼片前應在(120±5)℃溫度下預烘4小時.

IC引腳焊接后開路或虛焊

產生原因:

共面性差,特別是FQFP器件,由于保管不當而造成引腳變形,如果貼片機沒有檢查共面性的功能,有時不易被發現.

引腳可焊性不好,IC存放時間長,引腳發黃,可焊性不好是引起虛焊的主要原因.

焊錫膏質量差,金屬含量低,可焊性差,通常用于FQFP器件焊接的焊錫膏,金屬含量應不低于90%.

預熱溫度過高,易引起IC引腳氧化,使可焊性變差.

印刷模板窗口尺寸小,以致焊錫膏量不夠.

解決辦法:

注意器件的保管,不要隨便拿取元件或打開包裝.

生產中應檢查元器件的可焊性,特別注意IC存放期不應過長(自制造日期起一年內),保管時應不受高溫、高濕.

仔細檢查模板窗口尺寸,不應太大也不應太小,并且注意與PCB焊盤尺寸相配套。