SMT贴片如何影响回流焊接质量?

2020-04-15 雅鑫达电子 51

  回流焊是SMT关键工艺之一,表面组装的质量直接体现在回流焊结果中。但回流焊 中出现的焊接质量问题不完全是回流焊工艺造成的,因为回流焊质量除了与温度曲线有 直接关系以外,还与生产线设备条件、PCB焊盘的可生产性设计、元器件可焊性、焊膏质 量、PCB的加工质量以及SMT每道工序的工艺参数,甚至与操作人员的操作习惯都有密 切的关系。

  (1)生产物料对回流焊接质量的影响。

  ①元器件的影响。当元器件焊端或引脚被氧化或污染了,回流焊接时会产生润湿不 良、虚焊、空洞等焊接缺陷。元器件共面性不好,也会导致焊接时产生虚焊等焊接缺陷。

  ②PCB的影响。SMT的组装质量与PCB焊盘设计有直接的、十分重要的关系。如 果PCB焊盘设计正确,贴装时少量的歪斜可以在回流焊时,由于熔融焊料表面张力的 作用而得到纠正;相反,如果PCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,回流焊后 反而会出现元件位置偏移、立碑等焊接缺陷。SMT组装质量与PCB焊盘质量也有一定 的关系,PCB焊盘在氧化、污染或受潮等情况下,回流焊时会产生润湿不良、虚焊、焊料 球、空洞等焊接缺陷。

  ③焊膏的影响。焊膏中的金属粉末含量、金属粉末的含氧量、黏度、触变性、印刷性都 有一定的要求。如果焊膏金属粉末含量高,回流升温时金属粉末随着溶剂的蒸发而飞溅,如 果金属粉末的含氧量高,还会加剧飞溅,形成焊料球,同时还会引起不润湿等缺陷。另外,如 果焊膏黏度过低或者焊膏的触变性不好,印刷后焊膏图形就会塌陷,甚至造成粘连,回流焊 时就会形成焊料球、桥接等焊接缺陷。如果焊膏的印刷性不好,印刷时焊膏只是在模板上滑 动,此时是根本印不上焊膏的。如果焊膏从冰箱中取出直接使用,会产生水汽凝结,当回流 升温时,水汽蒸发带出金属粉末,在高温下水汽会使金属粉末氧化、飞溅形成焊料球,还会产 生润湿不良等问题。

SMT贴片如何影响回流焊接质量?

  (2) 生产设备对回流焊接质量的影响。回流焊质量与生产设备有着十分密切的关系。 影响回流焊接质量的主要因素如下:

  ① 印刷设备。印刷机的印刷精度和重复精度会对印刷结果起到一定的作用,最终影响 到回流焊质量;模板质量最终也会影响到印刷结果,即焊接质量。模板厚度和开口尺寸确定 了焊膏的印刷量,焊膏量过多会产生桥接,焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形 状及开口是否光滑也会影响印刷质量,模板开口一定要喇叭口向下,否则脱模时会在喇叭口 倒角处残留焊膏。

  ② 回流焊接设备。回流炉温度控制精度应达到士(0.1 ~0.2)Y;回流炉传送带横向温 差要求在±5 Y以下,否则很难保证焊接质量;回流庐传送带宽度要满足最大PCB尺寸要 求;回流炉中加热区长度越长、加热区数量越多,越容易调整温度曲线。中、小批量生产选择 4 ~5个温区,加热区长度为1.8 m左右,就能满足要求。上下加热器应独立控温,便于调整和控 制温度曲线;回流炉最高加热温度一般为300 -350 考虑无铅焊料或金属基板,则应选择 350龙以上;回流炉传送带运行要平稳,传送带震动会造成移位、立碑、冷焊等焊接缺陷。

  (3) 生产对回流焊接质量的影响。

  ① 印刷工艺的影响。印刷工艺参数,如刮刀速度、刮刀压力、刮刀与模板的角度及焊膏 的黏度之间都存在着一定的制约关系。因此,只有正确控制这些参数,才能保证焊膏的印刷 质量,进而保证焊接效果。对回收焊膏的使用与管理,环境温度、湿度以及环境卫生都对焊点质量有影响。回收 的焊膏与新焊膏要分别存放。环境温度过高会降低焊膏黏度;湿度过大时焊膏会吸收空 气中的水分,湿度小时会加速焊膏中溶剂的挥发。环境中灰尘混入焊膏中会使焊点产生 针孔。

  ② 贴装工艺的影响。贴装元件应正确,否则焊接后产品不能通过测试。元器件贴装位置要满足工艺要求,元器件的焊端或引脚和焊盘图形要尽量对齐、居中。 对于片式元件,当贴装时其中一个焊端没有搭接到焊盘上,回流焊时就会产生移位或者立 碑。对于IC器件,回流焊时自定位效应较小,贴装偏移不能通过回流焊纠正。因此贴装时, 如果贴装位置超出允许偏差范围,必须进行人工校正后再进入回流炉焊接。贴片压力要恰当。压力不足,元器件焊端或引脚浮在焊膏表面,焊膏粘不住元器件,在 传递和回流焊时容易产生位置移动。此外,由于z轴高度过高,贴片时元件从高处扔下,会 造成贴片位置偏移;贴装压力过大,焊膏挤出量过多,容易造成焊膏粘连,回流时容易产生桥 接,严重时还会损坏元器件。

  ③ 回流工艺的影响。回流温度曲线是保证回流焊接质量的关键,实际温度曲线和焊膏 温度曲线的升温速率和峰值温度应基本一致。如果升温速率太快,一方面使元器件及PCB 受热太快,易损坏元器件,造成PCB变形;另一方面,焊膏中的溶剂挥发速度加快,容易溅出 金属成分,产生焊料球。峰值温度一般应设定在比焊膏金属熔点高30~40龙,回流时间为 30~60so峰值温度低或回流时间短,会使焊接不充分,严重时会造成焊膏不熔。峰值温度 过高或回流时间长,会造成金属粉末氧化,还会增加金属间化合物的形成,使焊点发脆,影响 焊点强度,甚至会损坏元器件和PCB。

  总之,从以上分析可以看出,回流焊质量与PCB焊盘设计、元器件可焊性、焊膏质量、 PCB的加工质量、生产线设备以及SMT每道工序的工艺参数,甚至与操作人员的操作习惯 都有密切的关系。同时也可以看出,PCB设计、PCB加工质量、元器件和焊膏质量是保证回 流焊质量的基础,因为这些问题在生产工艺中是很难甚至是无法解决的。因此只要PCB设 计正确,元器件和焊膏都是合格的,回流焊质量是可以通过印刷、贴装及每道工序的工艺过 程来控制的。