SMT常見工藝缺陷與其解決辦法

現(xiàn)在，工程師做SMT貼片已經(jīng)越來越方便，但是，對SMT中的各項工藝，作為工程師的你真的了解“透”了嗎？本文整理了“五大SMT常見工藝缺陷”與其解決辦法希望對你有所幫助。

缺陷一：“立碑”現(xiàn)象

（即片式元器件發(fā)生“豎立”）

立碑現(xiàn)象發(fā)生主要原因是元件兩端的濕潤力不平衡，引發(fā)元件兩端的力矩也不平衡，導(dǎo)致“立碑”。

回流焊“立碑”現(xiàn)象動態(tài)圖

什么情況會導(dǎo)致回流焊時元件兩端濕潤力不平衡，導(dǎo)致“立碑”？

因素A：焊盤設(shè)計與布局不合理↓

①元件的兩邊焊盤之一與地線相連接或有一側(cè)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(xiàn)溫度不均勻。

★解決辦法：工程師調(diào)整焊盤設(shè)計和布局

因素B：焊錫膏與焊錫膏印刷存在問題↓

①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。

②兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻，印刷太厚，元件下壓后多余錫膏溢流；②貼片壓力太大，下壓使錫膏塌陷到油墨上；③焊盤開口外形不好，未做防錫珠處理；④錫膏活性不好，干的太快，或有太多顆粒小的錫粉；⑤印刷偏移，使部分錫膏沾到PCB上；⑥刮刀速度過快，引起塌邊不良，回流后導(dǎo)致產(chǎn)生錫球。..

缺陷三：橋連

橋連也是SMT生產(chǎn)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。

BGA橋連示意圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

造成橋連的原因主要有：

因素A：焊錫膏的質(zhì)量問題↓

①焊錫膏中金屬含量偏高，特別是印刷時間過久，易出現(xiàn)金屬含量增高，導(dǎo)致IC引腳橋連;

②焊錫膏粘度低，預(yù)熱后漫流到焊盤外;

③焊錫膏塔落度差，預(yù)熱后漫流到焊盤外;

★解決辦法：需要工廠調(diào)整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏

因素B：印刷系統(tǒng)↓

①印刷機(jī)重復(fù)精度差，對位不齊（鋼網(wǎng)對位不準(zhǔn)、PCB對位不準(zhǔn)），導(dǎo)致焊錫膏印刷到焊盤外，尤其是細(xì)間距QFP焊盤；

②鋼網(wǎng)窗口尺寸與厚度設(shè)計失準(zhǔn)以及PCB焊盤設(shè)計Sn-pb合金鍍層不均勻，導(dǎo)致焊錫膏偏多；

★解決方法：需要工廠調(diào)整印刷機(jī)，改善PCB焊盤涂覆層;

因素C：貼放壓力過大↓

焊錫膏受壓后滿流是生產(chǎn)中多見的原因，另外貼片精度不夠會使元件出現(xiàn)移位、IC引腳變形等；

因素D：再流焊爐升溫速度過快，焊錫膏中溶劑來不及揮發(fā)

★解決辦法：需要工廠調(diào)整貼片機(jī)Z軸高度及再流焊爐升溫速度

缺陷四：芯吸現(xiàn)象

芯吸現(xiàn)象，也稱吸料現(xiàn)象、抽芯現(xiàn)象，是SMT常見的焊接缺陷之一，多見于氣相回流焊中。焊料脫離焊盤沿引腳上行到引腳與芯片本體之間，導(dǎo)致嚴(yán)重的虛焊現(xiàn)象。

產(chǎn)生原因↓：

通常是因引腳導(dǎo)熱率過大，升溫迅速，以致焊料優(yōu)先濕潤引腳，焊料與引腳之間的潤濕力遠(yuǎn)大于焊料與焊盤之間的潤濕力，引腳的上翹回更會加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。

★解決辦法：需要工廠先對SMA（表面貼裝組件）充分預(yù)熱后在放爐中焊接，應(yīng)認(rèn)真的檢測和保證PCB焊盤的可焊性，元件的共面性不可忽視，對共面性不好的器件不應(yīng)用于生產(chǎn)。

注意：在紅外回流焊中，PCB基材與焊料中的有機(jī)助焊劑是紅外線良好的吸收介質(zhì)，而引腳卻能部分反射紅外線，故相比而言焊料優(yōu)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(fā)生芯吸現(xiàn)象的概率就小得多。

缺陷五：BGA焊接不良

BGA：即Ball Grid Array（球柵陣列封裝）

下圖：正常的BGA焊接（來源網(wǎng)絡(luò)）

不良癥狀①：連錫↓

連錫也被稱為短路，即錫球與錫球在焊接過程中發(fā)生短接，導(dǎo)致兩個焊盤相連，造成短路。

★解決辦法：工廠調(diào)整溫度曲線，減小回流氣壓，提高印刷品質(zhì)

連錫示意圖：紅圈部分為連錫（來源網(wǎng)絡(luò)）

不良癥狀②：假焊↓

假焊也被稱為“枕頭效應(yīng)（Head-in-Pillow，HIP）”，導(dǎo)致假焊的原因很多（錫球或PAD氧化、爐內(nèi)溫度不足、PCB變形、錫膏活性較差等）。BGA假焊特點是“不易發(fā)現(xiàn)”“難識別”。

BGA假焊示意圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

BGA“枕頭效應(yīng)”側(cè)視圖（來源網(wǎng)絡(luò)）

不良癥狀③：冷焊↓

冷焊不完全等同與假焊，冷焊是由于回流焊溫度異常導(dǎo)致錫膏沒有熔化完整，可能是溫度沒有達(dá)到錫膏的熔點或者回流區(qū)的回流時間不足導(dǎo)致。

★解決辦法：工廠調(diào)整溫度曲線，冷卻過程中，減少振動

BGA冷焊示意圖

不良癥狀④：氣泡↓

氣泡（或稱氣孔）并非絕對的不良現(xiàn)象，但如果氣泡過大，易導(dǎo)致品質(zhì)問題，氣泡的允收都有IPC標(biāo)準(zhǔn)。氣泡主要是由盲孔內(nèi)藏的空氣在焊接過程中沒有及時排出導(dǎo)致。

★解決方法：要求工廠用X-Ray檢查原材料內(nèi)部有無孔隙，調(diào)整溫度曲線

BGA氣泡示意圖

一般說來，氣泡大小不能超過球體20%

不良癥狀⑤：錫球開裂↓

不良癥狀⑥：臟污↓

焊盤臟污或者有殘留異物，可能因生產(chǎn)過程中環(huán)境保護(hù)不力導(dǎo)致焊盤上有異物或者焊盤臟污導(dǎo)致焊接不良。

除上面幾點外：還有①結(jié)晶破裂（焊點表面呈玻璃裂痕狀態(tài)）；②偏移（BGA焊點與PCB焊盤錯位）；③濺錫（在PCB表面有微小的錫球靠近或介于兩焊點間）等。

如果硬件條件允許，SMT貼片廠為保證BGA焊接的高良率，通常傾向于使用更科學(xué)高效的工藝和檢測辦法：

以采用互聯(lián)網(wǎng)下單模式的SMT打樣廠「華秋SMT」為例，該工廠每2小時采用X-ray射線對BGA進(jìn)行焊接質(zhì)量檢測，樣品BGA全檢并提供檢測圖片供客戶參考，并配備BGA返修臺，對問題BGA進(jìn)行精準(zhǔn)修復(fù)。

下圖：華秋SMT X-RAY機(jī)檢測BGA焊接質(zhì)量

除了控制BGA焊接質(zhì)量之外，為有效規(guī)避“印刷問題”、“錫膏質(zhì)量”、“回流焊溫度失控”等其他SMT致命工藝缺陷，「華秋SMT」的應(yīng)對措施是：

①配置SPI設(shè)備檢查每片板上每個焊盤錫膏厚度是否符合IPC標(biāo)準(zhǔn)；

②自主研發(fā)首件測試儀，大幅提高IPQC首件準(zhǔn)確率；

③采用美國KIC高精度測試儀確定符合產(chǎn)品要求的回流焊溫度并生成可追溯的溫度曲線；

④為客戶做IQC來料檢驗，檢測數(shù)據(jù)并錄入系統(tǒng)以便追溯；

⑤普通物料、敏感器件嚴(yán)格按照ISO管理規(guī)范采用專用存儲柜儲存和烘烤并記錄數(shù)據(jù)可進(jìn)行追溯。

⑥使用日本阿爾法專業(yè)助焊劑

其他設(shè)備一覽↓

SPI錫膏檢查（左）、敏感器件儲存（右）

IPQC首件檢測（左）、AOI爐后檢查（右）

編輯：lyn