SMT行業生產過程中的焊點缺陷詳解
SMT行業生產過程中的焊點缺陷詳解
SMT焊點的缺陷種類繁多,其形態也形形色色.常見的SMT焊點缺陷有:
1、冷焊(cold soldering ) 2、拉尖(Solder projection)
3、虛焊(pseudo soldering ) 4、孔洞(void)
5、錫珠(soldering balls ) 6、脫焊(open soldering )
7、偏移(excursion) 8、焊點剝離(solder-off )
9、豎件(Set component) 10、翻件（turn）
11、錯焊(solder wrong ) 12、助焊劑殘留(flux residue )
13、漏焊(solder skips ） 14、焊料裂紋(solder crazing )
15、反向(reverse ) 16、橋接(連錫或短路solder bridge )
17、焊點錫多(excess solder connection ) 18、焊點錫少(insufficient solder connection )
19，焊膏塌落
一:冷焊
焊接處的焊料未達到其熔點溫度或者焊接熱量不夠充分，使其在潤濕或流動之前就被凝固，根本未形成任何金屬合金層（IMC 低于1um）, 使焊料全部或部分地處于非結晶壯態并只是單純地堆積在被焊金屬表面上。
原因：1、加熱溫度不適合；
2、焊膏變質；
3、預熱過度、時間過長或溫度過高；
4、由于表面污染仰制了助焊劑能力；
5、不充足的助焊劑能力。
解決方案：
1、調整回流焊溫度曲線；
2、換新焊膏；
3、改進預熱條件；
4、在焊盤或引腳上及其周圍的表面污染會仰制助焊劑能力導致沒有完全再流，應該用適當的電鍍后清洗工藝來解決；
5、不充足的助焊劑能力將導致金屬氧化物的不完全清除，隨后導致不完全聚結，類似表面污染的情況
二：拉尖
焊接處有向外突出呈針狀或刺狀的焊料，但還沒有與其它不應互連處（如焊盤或導線等）相連或接觸而形成的電氣短路，也叫毛刺、拖尾。
原因：
1、沒有擦鋼網或擦網頻次不夠；
2、設備問題，不噴水，鋼網紙擦不到鋼網；
3、補焊產生。
解決方案：
1、規范印錫機的擦網頻率（一般設置為5-6片板為一個擦網循環）；
2、調整設備致正常水平；
3、培訓補焊工的技能。
三：虛焊（不潤濕或半潤濕）
焊料與被焊金屬表面部分或全部沒有形成合金層，或引腳/焊端電極金屬鍍層有剝離現象，從而引發引腳/焊端與焊盤之間出現不穩定的電氣線路隔離的現象，造成電氣聯接處于或通或斷狀態。
原因：
1、元件和焊盤可焊性差；
2、焊料合金或焊粉質量不良；
3、助焊劑活性不良；
4、再流焊溫度和升溫速度不當；
5、印刷參數不正確。
解決方案：
1、加強對PCB和元件的篩選，溫濕度控制；
2、焊料里的鋁、鎘或砷等雜質可產生不良潤濕。不規則的焊粉形狀也反應出較大的氧化物含量，因而要消耗更多的助焊劑和導致不良的潤濕。顯然地，不良潤濕是由不良的助焊劑活性所產生的；
3、調整回流焊溫度曲線（回流時間、溫度和再流氣體對潤濕性能有很大的影響，或者由于太短的時間，或者由于太低的溫度而引起熱量不充足，導致助焊劑反應不完全以及不完全的冶金潤濕反應，產生不良潤濕，另一方面，焊料熔化之前過量的熱量不但使焊盤和引腳的金屬過度地氧化，而且會消耗更多的助焊劑；）
4、減小焊膏粘度，改變加大刮刀壓力和放慢速度。
四：孔洞
焊接時焊料中各種氣體因排泄不當或不暢，冷卻后在表面或內部形成各種形狀的空穴。
原因：在再流其間，由夾層式焊點里截留的助焊劑的出氣所引起的。
解決方案：
1、提高元器件/基板的可焊性；
2、使用活性高的助焊劑；
3、減少焊粉氧化物；
4、使用惰性加熱氣體；
5、最小的元器件覆蓋面積；
6、在焊接時分開熔融焊點；
7、再流前減慢預熱階段以促進助焊，以及在峰值溫度時使用適宜的時間。
五：錫珠
粘附在基板上或元器件上及其它部位上的大小不均的焊點以外多余的珠壯焊料。
原因：
1、一般為印刷不良的板或焊膏中混有水分，焊接受熱時爆裂形成；
2、環境的影響，溫度 （焊膏印刷時間的最佳溫度為25℃±3℃，溫度以相對濕度60％為宜。溫度過高，焊膏容易吸收水汽，在再流焊時產生錫珠；）
3、溫度曲線；
4、鋼網模板的問題太厚，開口太大。
解決方案：
工藝方面：
1、減少鋼網模板的厚度；
2、減少孔的尺寸；
3、使用能較少印刷到元器件下面焊膏的孔設計；
4、增大印刷焊膏之間的間隔；
5、減少焊盤寬度以致它比元器件寬度要狹窄；
6、減低預熱升溫率（溫度上升不能太快，一般應小于1.5 ℃/S,過快容易造成飛濺,形成錫珠 )；
7、減低預熱溫度；
8、減少元器件貼放壓力；
9、在使用前預先烘烤元器件或PCB。
材料方面：
1、使用較低的活化溫度的助焊劑；
2、使用較高的金屬量的焊膏；
3、使用粗粉粒焊膏；
4、使用低氧化物焊粉的焊膏；
5、使用較少塌陷的焊膏；
6、使用適當蒸氣壓力的溶劑。
六：脫焊（open）
也叫開焊，開路；元器件的引腳/焊端全部脫離或偏離其相應的焊盤，而未進行應有的焊接。
原因：
1、伴隨立碑及激烈的芯吸一起產生；
2、元器件與PCB的翹起。
解決方案：
1、用解決立碑的方案；
2、通過封裝設計加強元器件剛性，避免局部加熱
七：偏移
也被認為是漂移，是元器件在水平面上位置的移動，導致在再流焊時元器件的不對準
原因：
1、機器坐標偏移；
2、在再流焊時元器件被高密度的熱流體舉起；
3、片式元件兩端焊盤設計不平衡；
4、元器件金屬層的寬度和面積太小；
5、元器件引腳金屬鍍層不良的可焊性；
6、焊盤太狹窄。
解決方案：
工藝或設計：
1、校正程序坐標；
2、降低再流焊時的加熱速率；
3、平衡片式元件的兩端焊盤設計，包括焊盤大小，熱量分布，散熱層連接，和陰影效應；
4、增加焊盤的寬度；
5、減少元器件和印制板的金屬層的污染水平，改善儲藏條件；
6、減少焊膏印刷厚度；
7、再流前預干焊膏以減少助焊劑的出氣率。
材料方面：
1、使用較低出氣率的助焊劑；
2、使用較低潤濕速率的助焊劑；
3、使用延時熔化特性的焊膏，例如使用錫粉與鉛粉混合成的焊料合金。
八：焊點剝離
焊接處的被焊元器件的引腳/焊端電極鍍層與其本體分離,或被焊的焊盤與基板剝離。
原因：冷卻時焊料收縮應力造成,適當減少焊料量。
解決方案:
1、改善PCB的質量；
2、減少焊料量；
3、冷卻的斜率。
九：立碑
也稱曼哈頓效應,吊橋效應或Stonehenge (石頭懸掛)效應,是由于在再流時元器件的兩端的不平衡潤濕而引起的。（片式元件的重力F1，在片式元件下方熔融焊料的表面張力產生的垂直矢量F2，片式元件右邊的熔融焊料表面的表面張力產生的垂直矢量F3；F1和F2力都是向下拉的力，用以保持元器件在適當的位置上，然而F3力壓在片式元件角之上，它會翹起元器件到垂直的位置。當力F3超過F1和F2的總和就發生了立碑。）
原因：
1、安放位置移位；
2、焊膏中的焊劑使元件浮起；
3、印刷焊膏厚度不夠；
4、加熱速度過快且不均勻；
5、焊盤設計不合理；
6、元件可焊性差。
解決方案：
工藝或設計：
1、調整印刷參數和安放位置；
2、采用焊劑量少的焊膏；
3、在片式元器件下的金屬端子使用較大的寬度和面積；
4、減少焊接焊盤的寬度；
5、將熱量的不均等分布減到最小，包括焊盤與散熱層的連接；
6、通過適當的PCB設計和再流方法的選擇把陰影效應減少到最少；
7、在銅焊盤上使用有機的可焊性保護劑(OSP)或鎳/金(Ni/Au)涂層或錫SN涂層代替Sn-Pb涂層；
8、減少元器件端子金屬層或PCB焊盤金屬層的污染和氧化水平；
9、使用較薄的焊膏印刷厚度；
10、提高元器件放置準確度；
11、再流時使用緩和的加熱速率；
12、在再流前預干或使用有長時間均熱區的曲線以減少助焊劑的出氣率；
13、越過焊料熔化溫度時使用非常緩慢升溫的熱曲線。
材料：
1、使用較慢潤濕速率的助焊劑；
2、使用較慢出氣速率的助焊劑；
3、使用延時熔化的焊膏，例如錫粉和鉛粉的混合或寬糊狀的合金。
十：翻件
元件翻轉180度，根據IPC-A-610D焊接標準電容電阻翻件可接受（當然也有一些客戶特殊要求不接受，以客戶要求為準），其它類元件翻件不可接受。
原因：飛達不良飛達氣壓太大，飛達在走料時推力過大，慣性作用，元件沖出翻件吸取。
解決方案:
1、減少供料器氣壓；
2、料的中心必須與供料器的中心對應。
十一：錯焊
指焊接處焊接的元器件或導線與設計要求不相符合(其中 一項或多項).如元器件的品種、規格、參數以及位相（指電極反向或錯位等）。
原因：產生的原因往往是貼裝工序差錯，焊接前未檢查出。如上錯料、程序做錯坐標等等。
解決方案：
1.嚴格按程序文件要求作業（SIC）；
2、手補件嚴格按手補程序控制程序作業；
3、Teaching機器貼片坐標必須準確，對應BOM 相應位置
十二：助焊劑殘留
白斑（ 是焊接清洗后仍留在印制板上的助焊劑殘留物，顏色有白色、黃色、灰色或褐色 ）及碳化殘留物（ 是由過分加熱而引起的）
原因：
1、避免過分的加熱,錫膏里的助焊劑問題；
2、避免過分的加熱，防止氧化。
解決方案：
1.1使用熱穩定成分的助焊劑；
1.2使用抗氧化穩定成分的助焊劑；
1.3使用不會形成不能溶解金屬鹽的助焊劑；
1.4使用正確固化的阻焊膜和層壓的PCB；
1.5對于助焊劑殘留物有適當溶解能力的清洗劑；
1.6使用較低的再流溫度；
1.7使用較短的再流時間；
1.8清洗時使用機械攪拌；
1.9采用適當的清洗溫度；
2.1使用熱穩定成分的助焊劑；
2.2使用抗氧化穩定成分的助焊劑；
2.3使用較低的再流溫度；
2.4使用較短的再流時間；
2.5使用惰性再流氣體。
3、換錫膏如果殘留物在再流后進行清洗,下面三種解決辦法會有助減輕碳化殘留物的癥狀:
（1）使用適當的溶解力的清洗劑以清洗助焊劑殘留物；
（2）清洗時使用機械攪拌（用超聲波攪拌或采用較高的噴淋壓力清洗）；
（3）采用適當的清洗溫度（曾經就有實驗，手工用溫度77 ℃的水洗時可看到黑色斑點，當以室溫的水清洗組件時沒有看到黑色斑點 ）。
十三：漏焊（Missing，solder SKIP）
要求進行焊接的地方而未經過焊接(少件)
原因：
1、產生的原因一般為焊料未充分到達或未施加焊料、焊料不足及設備的原因；
2、鋼網堵塞；
3、生產過程被人為的擦掉；
4、機器設備的貼裝問題；
5、飛達的吸取問題。
解決方案：
1、印錫機有2D設置需打開設置；
2、印錫機打開錫膏添加報警設置，報警時操作人員需觀察錫膏量是否夠，并把刮刀兩邊的錫膏鏟入刮刀印刷范圍內.（錫膏的滾動量多少以一個一元的硬幣直徑為佳；）
3、生產過程中板被人為移動的越少越好，如確實要接觸板，應注意衣袖的軋緊避免手衣袖擦拭到錫膏；
4、貼片機的吸嘴貼裝高度設置，太高元件丟下時如未被錫膏沾住，移動時易被振動掉或甩掉；同時還需注意真空吸取的設置，（元件貼裝完報警靠的是真空識別與相機識別，真空設置不當，而鏡頭因為吸嘴的長期使用鏡頭誤識別通過，元件貼完了設備不會報警，會繼續動作，而產生漏件；）
5、供料器的供料中心不對，設備吸取物料時吸偏，高速運轉中元件被甩掉。
十四：焊點裂紋
焊接處的焊料表面或內部，有可見或不可見的細微裂縫
原因：
1、機器頂壞；
2、周轉儲存。
解決方案：
1、轉機時畫頂針位置圖，避免元件被頂壞；
2、正確的周轉儲存方式。
十五：反向（極反）
有極性的元件未對應PCB上的極性位置
原因：
1、材料上反；
2、手補元件貼反或焊反；
3、機器元件貼裝角度或識別角度設置錯誤。
解決方案：
1、嚴格按程序文件要求作業；
2、手補件嚴格按手補程序控制程序作業；
3、正常來講元件的識別角度都設置為0，元件的貼片角度大坂松下及 YAMAHA 為逆時針反向設置的，九洲松下為順時針反向設置的；把元件極性調整到PCB上的極性相同位置。
十六：橋接
兩個或兩個以上不應相連接的焊點之間存在著焊料粘連現象，使之產生不應有的電氣連接或短接
原因：
1、焊膏塌落；
2、焊膏太多太厚；
3、加熱速度過快；
4、過度的元器件貼放壓力；
5、錫膏的污斑。
解決方案 ：
1、增加焊膏金屬含量或粘度、換焊膏；
2、使用較薄的鋼網模板（一般的為5-6Mil)交錯的孔圖案，或減少窗孔尺寸以減少焊膏量或降低刮刀壓力；
3、調整回流焊溫度曲線，使用較冷再流曲線或較慢的升溫速率；
4、減低元器件的貼放壓力（貼片高度）；
5、避免污斑。
十七：焊點錫多
焊接處的焊料大大多于正常需求量、致使看不清被焊件輪廓或焊料形成堆積球狀。
原因：
1、漏版開口過大；
2、焊膏粘度小。
解決方案：
1、減小漏版開口；
2、增加焊膏粘度。
十八：焊點錫少
焊接處的焊料少于需求量造成被焊件一處或多處未全部被焊料覆蓋,或者焊縫之間缺少焊料.
原因：
1、焊膏不夠；
2、焊盤和元器件可焊性差；
3、再流焊時間少；
4、不妥當的孔的設計；
5、孔堵塞。
解決方案：
1、增厚漏版，增加刮刀壓力；
2、改善可焊性；
3、增加再流焊的時間；
4、光滑的孔壁容易釋放焊膏，不易造成堵塞；
5、(1)從冰箱里取出的錫膏必須解凍(2)檢查錫膏有沒有過期,(3)避免焊膏停留在模板上時間太長，(4)避免高濕度條件下印刷。
十九：焊膏塌落
原因：
1、焊膏粘度低觸變性差；
2、環境溫度高，造成粘度降低自然產生。
塌落解決方案：
1、選擇合適的焊膏；
2、控制環境溫度。
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