SMT工藝介紹及常見問題解決對(duì)策
一、錫膏印刷工藝
1.1 影響印刷質(zhì)量的要素
錫膏印刷質(zhì)量對(duì)表面貼裝產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大，有統(tǒng)計(jì)資料表明，60%的返修理工板是因錫膏印刷不良引起故障的，絲印的好壞基本上決定了SMT好壞程度。所以在表面貼裝中嚴(yán)格把好錫膏印刷這一關(guān)。即使是最好的錫膏、設(shè)備和應(yīng)用方法，也不一定充分保證得到可接受的結(jié)果。使用者必須控制工藝過程和設(shè)備變量，以達(dá)到良好的印刷品質(zhì)。在印刷錫膏的過程中，基板放在工作臺(tái)上，機(jī)械地或真空夾緊定位，用定位銷或視覺來(lái)對(duì)準(zhǔn)。在手工或半自動(dòng)印刷機(jī)中，印刷刮板向下壓在模板上，使模板底面接觸到電路板頂面。當(dāng)刮板走過所腐蝕的整個(gè)圖形區(qū)域長(zhǎng)度時(shí)，錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。在錫膏已經(jīng)沉積之后，絲網(wǎng)在刮板之后馬上脫開(snap off)，回到原地。脫開距離與刮板壓力是兩個(gè)達(dá)到良好印刷品質(zhì)的與設(shè)備有關(guān)的重要變量。還有絲印速度，絲印期間，刮板在絲印模板上的行進(jìn)速度是很重要的，因?yàn)殄a膏需要時(shí)間來(lái)滾動(dòng)和流入絲孔內(nèi)。如果允許時(shí)間不夠，那么在刮板的行進(jìn)方向，錫膏在焊盤上將不平。決定印刷質(zhì)量的因素還有：印刷脫模延時(shí)、印刷間隙等，只要較好地把握上述因素，一般印出來(lái)的錫膏圖形應(yīng)平整，邊緣較齊。
錫膏(Solder Paste)選擇：
錫膏是由焊料合金和助焊劑等組成的混合物。錫膏中錫珠的大小選擇應(yīng)適當(dāng)，必須與絲印模板相匹配。粘度是錫膏的一個(gè)重要特性，從動(dòng)態(tài)方面來(lái)說(shuō)，在絲印行程中，其粘性越低，則流動(dòng)性越好，易于流入絲印孔內(nèi)，印到PCB的焊盤上。從靜態(tài)方面考慮，絲印刮過后，錫膏停留在絲印孔內(nèi)，其粘性高，則保持其填充的形狀，而不會(huì)往下塌陷。
刮板(squeegee)類型:
分橡膠刮刀和金屬刮刀兩種。刮刀的磨損、壓力和硬度決定印刷質(zhì)量，應(yīng)該仔細(xì)監(jiān)測(cè)。對(duì)可接受的印刷品質(zhì)，刮板邊緣應(yīng)該鋒利和直線。刮板壓力低造成遺漏和粗糙的邊緣，而刮板壓力高或很軟的刮板將引起斑點(diǎn)狀的(smeared)印刷，甚至可能損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏，引起焊錫圓角不夠。
模板(stencil)類型:
分金屬與尼龍絲兩種。制作開孔的工藝過程控制開孔壁的光潔度和精度，而且開孔尺寸必須合適。有三種常見的制作模板的工藝：化學(xué)腐蝕、激光切割和加成(additive)工藝。為了達(dá)到良好的印刷結(jié)果，必須有正確的錫膏材料(粘度、金屬含量、最大粉末尺寸和盡可能最低的助焊劑活性)、正確的工具(印刷機(jī)、模板和刮刀)和正確的工藝過程(良好的定位、清潔拭擦)的結(jié)合。再者，印刷后的檢驗(yàn)也是必不可少的，它可以大大地減少后道工序因印刷不良而造成的返修損失。
二、表面貼裝工藝
貼裝是SMT工藝性相對(duì)較簡(jiǎn)單的環(huán)節(jié)，只要調(diào)整好貼裝叁數(shù)及位置，貼裝的好壞就在于貼片機(jī)的精度了。人為因素較小。不過由于貼裝誤差的客觀存在，所以貼裝后檢查是不可避免的，因?yàn)樵谶@個(gè)地方修正貼錯(cuò)的元器件比較簡(jiǎn)單，易行，且不會(huì)損壞元器件，如果在焊接后修正就費(fèi)事多了。
2.1 貼片機(jī)拋料原因分析及對(duì)策
貼片機(jī)拋料是指貼片機(jī)在生產(chǎn)過程中，吸到料之后不貼而是將料拋到拋料盒里或其它地方，或者沒有吸到料而執(zhí)行拋料動(dòng)作。
拋料的主要原因及對(duì)策主要有以下幾點(diǎn)：
2.1.1 來(lái)料的問題：
小型IC有些是管裝料，尺寸較小，取料困難，料帶較粘，取料時(shí)膠帶拉不開。BGA為44mm的帶裝料，但44mm的Tape Feeder 不夠用而用56mm的，取料時(shí)拋料較多。
對(duì)策：來(lái)料為帶裝料，或手工定位；購(gòu)買44mm Tape Feeder。
2.1.2 供料器的問題：
供料器位置變形，進(jìn)料不良；供料器棘齒輪損壞，料帶孔沒有卡在供料器的棘齒上；供料器下方有異物、彈簧老化或電氣不良，造成取料不到或取料不良而拋料。
對(duì)策：調(diào)整供料器，清掃供料器平臺(tái)(操作員負(fù)責(zé))；更換已壞部件或供料器。
2.1.3 吸嘴問題：
吸嘴變形、堵塞、破損造成氣壓不足、漏氣，造成吸料不起，取料不正，識(shí)別通不過而拋料。
對(duì)策：清潔、更換吸嘴（技術(shù)員負(fù)責(zé)）。
2.1.4 位置問題：
取料不在料的中心位置，而造成取料不正，有偏移，吸料時(shí)達(dá)不到設(shè)定的真空水平而拋料。
對(duì)策：調(diào)整取料位置。（技術(shù)員負(fù)責(zé)）
2.1.5 真空問題：
氣壓不足，真空氣管信道不順暢，有雜物堵塞氣管信道或真空發(fā)生器損壞，產(chǎn)生真空壓力不足，造成取料不起或取起后在去貼的途中脫落。
對(duì)策：清潔真空氣管信道，保養(yǎng)真空發(fā)生器。（技術(shù)員負(fù)責(zé)）
2.1.6 識(shí)別系統(tǒng)問題：
視覺不良，視覺或鐳射鏡頭不清潔，有雜物干擾識(shí)別。
對(duì)策：清潔、擦拭識(shí)別系統(tǒng)表面，保持干凈無(wú)雜物污染等。（技術(shù)員負(fù)責(zé)）
2.1.7 裝料問題：
裝料沒有裝好，供料孔沒有對(duì)準(zhǔn)棘齒，或8mm以上Feeder供料間距沒有調(diào)對(duì)，取料位置不對(duì)造成取料不到。
對(duì)策：加強(qiáng)裝料培訓(xùn)。（技術(shù)員負(fù)責(zé)培訓(xùn)，操作員提高技能）當(dāng)拋料現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，可以先詢問現(xiàn)場(chǎng)人員，再根據(jù)觀察、分析，直接找到問題所在，這樣更能有效地找出問題，加以解決。
三、回流焊接工藝
回流焊接也是SMT中一項(xiàng)重要的工藝過程，回流焊爐的溫度曲線設(shè)定是否合理是焊接效果好壞的重要原因。溫度曲線跟鏈條速度及各溫區(qū)溫度設(shè)定值有重大關(guān)系。一般溫度曲線分預(yù)熱、保溫、回流焊接、冷卻四大部分。溫度曲線的設(shè)定沒有固定模式，一般是根據(jù)錫膏的性質(zhì)和所焊接的PCB以及元器件的種類多少而定的，設(shè)定時(shí)以錫膏廠商提供的參考溫度曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合PCB實(shí)際情況，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行較小調(diào)整，一般在設(shè)定時(shí)多測(cè)幾次，直到達(dá)到滿意為止。
3.1回流焊接缺陷分析
錫珠(Solder Balls)：原因：1、絲印孔與焊盤不對(duì)位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB。 2、錫膏在氧化環(huán)境中暴露過多、吸空氣中水份太多。3、PCB受潮。4、加熱不精確，太慢并不均勻。5、加熱速率太快并預(yù)熱區(qū)間太長(zhǎng)。6、錫膏干得太快。7、助焊劑活性不夠。8、太多顆粒小的錫粉。9、回流過程中助焊劑揮發(fā)性不適當(dāng)。錫球的工藝認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是：當(dāng)焊盤或印制導(dǎo)線的之間距離為0.13mm時(shí)，錫珠直徑不能超過0.13mm，或者在600mm平方范圍內(nèi)不能出現(xiàn)超過五個(gè)錫珠。
錫橋(Bridging)：一般來(lái)說(shuō)，造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀，包括 錫膏內(nèi)金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易榨開，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。
開路(Open)：原因：1、錫膏量不夠。2、組件引腳的共面性不夠。3、錫濕不夠(不夠熔化、流動(dòng)性不好)，錫膏太稀引起錫流失。4、引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有連線孔。引腳的共面性對(duì)密間距和超密間距引腳組件特別重要，一個(gè)解決方法是在焊盤上預(yù)先上錫。引腳吸錫可以通過放慢加熱速度和底面加熱多、上面加熱少來(lái)防止。也可以用一種浸濕速度較慢、活性溫度高的助焊劑或者用一種Sn/Pb不同比例的阻滯熔化的錫膏來(lái)減少引腳吸錫。
3.2焊錫膏回流焊接常見問題分析焊錫膏的回流焊接是用在SMT裝配工藝中的主要板級(jí)互連方法，這種焊接方法把所需要的焊接特性極好地結(jié)合在一起，這些特性包括易于加工、對(duì)各種SMT設(shè)計(jì)有廣泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作為最重要的SMT組件級(jí)和板級(jí)互連方法的時(shí)候，它也受到要求進(jìn)一步改進(jìn)焊接性能的挑戰(zhàn)，事實(shí)上，回流焊接技術(shù)能否經(jīng)受住這一挑戰(zhàn)將決定焊膏能否繼續(xù)作為首要的SMT焊接材料，尤其是在超細(xì)微間距技術(shù)不斷取得進(jìn)展的情況之下。
3.2.1.未焊滿
未焊滿是在相鄰的引線之間形成焊橋。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都會(huì)導(dǎo)致未焊滿，這些因素包括：1，升溫速度太快；2，焊膏的觸變性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢復(fù)太慢；3，金屬負(fù)荷或固體含量太低；4，粉料粒度分布太廣；5；焊劑表面張力太小。但是，坍落并非必然引起未焊滿，在軟熔時(shí)，熔化了的未焊滿焊料在表面張力的推動(dòng)下有斷開的可能，焊料流失現(xiàn)象將使未焊滿問題變得更加嚴(yán)重。在此情況下，由于焊料流失而聚集在某一區(qū)域的過量的焊料將會(huì)使熔融焊料變得過多而不易斷開。
除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未滿焊的常見原因：1，相對(duì)于焊點(diǎn)之間的空間而言，焊膏熔敷太多；2，加熱溫度過高；3，焊膏受熱速度比電路板更快；4，焊劑潤(rùn)濕速度太快；5，焊劑蒸氣壓太低；6；焊劑的溶劑成分太高；7，焊劑樹脂軟化點(diǎn)太低。
3.2.2斷續(xù)潤(rùn)濕
焊料膜的斷續(xù)潤(rùn)濕是指有水出現(xiàn)在光滑的表面上，這是由于焊料能粘附在大多數(shù)的固體金屬表面上，并且在熔化了的焊料覆蓋層下隱藏著某些未被潤(rùn)濕的點(diǎn)，因此，在最初用熔化的焊料來(lái)覆蓋表面時(shí)，會(huì)有斷續(xù)潤(rùn)濕現(xiàn)象出現(xiàn)。亞穩(wěn)態(tài)的熔融焊料覆蓋層在最小表面能驅(qū)動(dòng)力的作用下會(huì)發(fā)生收縮，不一會(huì)兒之后就聚集成分離的小球和脊?fàn)疃d起物。斷續(xù)潤(rùn)濕也能由部件與熔化的焊料相接觸時(shí)放出的氣體而引起。由于有機(jī)物的熱分解或無(wú)機(jī)物的水合作用而釋放的水分都會(huì)產(chǎn)生氣體。水蒸氣是這些有關(guān)氣體的最常見的成份，在焊接溫度下，水蒸氣具極強(qiáng)的氧化作用，能夠氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金屬氧化物表面）。常見的情況是較高的焊接溫度和較長(zhǎng)的停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的斷續(xù)潤(rùn)濕現(xiàn)象，尤其是在基體金屬之中，反應(yīng)速度的增加會(huì)導(dǎo)致更加猛烈的氣體釋放。與此同時(shí)，較長(zhǎng)的停留時(shí)間也會(huì)延長(zhǎng)氣體釋放的時(shí)間。以上兩方面都會(huì)增加釋放出的氣體量，消除斷續(xù)潤(rùn)濕現(xiàn)象的方法是：1，降低焊接溫度；2，縮短軟熔的停留時(shí)間；3，采用流動(dòng)的惰性氣氛；4，降低污染程度。
3.2.3低殘留物
對(duì)不用清理的軟熔工藝而言，為了獲得裝飾上或功能上的效果，常常要求低殘留物，對(duì)功能要求方面的例子包括“通過在電路中測(cè)試的焊劑殘留物來(lái)探查測(cè)試堆焊層以及在插入接頭與堆焊層之間或在插入接頭與軟熔焊接點(diǎn)附近的通孔之間實(shí)行電接觸”，較多的焊劑殘?jiān)?huì)導(dǎo)致在要實(shí)行電接觸的金屬表層上有過多的殘留物覆蓋，這會(huì)妨礙電連接的建立，在電路密度日益增加的情況下，這個(gè)問題越發(fā)受到人們的關(guān)注。
顯然，不用清理的低殘留物焊膏是滿足這個(gè)要求的一個(gè)理想的解決辦法。然而，與此相關(guān)的軟熔必要條件卻使這個(gè)問題變得更加復(fù)雜化了。為了預(yù)測(cè)在不同級(jí)別的惰性軟熔氣氛中低殘留物焊膏的焊接性能，提出一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)的模型，這個(gè)模型預(yù)示，隨著氧含量的降低，焊接性能會(huì)迅速地改進(jìn)，然后逐漸趨于平穩(wěn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氧濃度的降低，焊接強(qiáng)度和焊膏的潤(rùn)濕能力會(huì)有所增加，此外，焊接強(qiáng)度也隨焊劑中固體含量的增加而增加。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所提出的模型是可比較的，并強(qiáng)有力地證明了模型是有效的，能夠用以預(yù)測(cè)焊膏與材料的焊接性能，因此，可以斷言，為了在焊接工藝中成功地采用不用清理的低殘留物焊料，應(yīng)當(dāng)使用惰性的軟熔氣氛。
3.2.4間隙
間隙是指在組件引線與電路板焊點(diǎn)之間沒有形成焊接點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，這可歸因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引線共面性差；3，潤(rùn)濕不夠；4，焊料損耗棗這是由預(yù)鍍錫的印刷電路板上焊膏坍落，引線的芯吸作用（2.3.4）或焊點(diǎn)附近的通孔引起的，引線共面性問題是新的重量較輕的12密耳（μm）間距的四芯線扁平集成電路(QFP棗Quad flat packs)的一個(gè)特別令人關(guān)注的問題，為了解決這個(gè)問題，提出了在裝配之前用焊料來(lái)預(yù)涂覆焊點(diǎn)的方法(9)，此法是擴(kuò)大局部焊點(diǎn)的尺寸并沿著鼓起的焊料預(yù)覆蓋區(qū)形成一個(gè)可控制的局部焊接區(qū)，并由此來(lái)抵償引線共面性的變化和防止間隙，引線的芯吸作用可以通過減慢加熱速度以及讓底面比頂面受熱更多來(lái)加以解決，此外，使用潤(rùn)濕速度較慢的焊劑，較高的活化溫度或能延緩熔化的焊膏(如混有錫粉和鉛粉的焊膏)也能最大限度地減少芯吸作用.在用錫鉛覆蓋層光整電路板之前，用焊料掩膜來(lái)覆蓋連接路徑也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。
3.2.5焊料成球
焊料成球是最常見的也是最棘手的問題，這指軟熔工序中焊料在離主焊料熔池不遠(yuǎn)的地方凝固成大小不等的球粒；大多數(shù)的情況下，這些球粒是由焊膏中的焊料粉組成的，焊料成球使人們耽心會(huì)有電路短路、漏電和焊接點(diǎn)上焊料不足等問題發(fā)生，隨著細(xì)微間距技術(shù)和不用清理的焊接方法的進(jìn)展，人們?cè)絹?lái)越迫切地要求使用無(wú)焊料成球現(xiàn)象的SMT工藝。
引起焊料成球（1，2，4，10）的原因包括：1，由于電路印制工藝不當(dāng)而造成的油漬;2，焊膏過多地暴露在具有氧化作用的環(huán)境中;3，焊膏過多地暴露在潮濕環(huán)境中;4，不適當(dāng)?shù)募訜岱椒?5，加熱速度太快;6，預(yù)熱斷面太長(zhǎng);7，焊料掩膜和焊膏間的相互作用;8，焊劑活性不夠;9，焊粉氧化物或污染過多;10，塵粒太多;11，在特定的軟熔處理中，焊劑里混入了不適當(dāng)?shù)膿]發(fā)物;12，由于焊膏配方不當(dāng)而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前沒有充分恢復(fù)至室溫就打開包裝使用；14、印刷厚度過厚導(dǎo)致“塌落”形成錫球；15、焊膏中金屬含量偏低。
3.2.6焊料結(jié)珠
焊料結(jié)珠是在使用焊膏和SMT工藝時(shí)焊料成球的一個(gè)特殊現(xiàn)象.，簡(jiǎn)單地說(shuō)，焊珠是指那些非常大的焊球，其上粘帶有(或沒有)細(xì)小的焊料球(11).它們形成在具有極低的托腳的組件如芯片電容器的周圍。焊料結(jié)珠是由焊劑排氣而引起，在預(yù)熱階段這種排氣作用超過了焊膏的內(nèi)聚力，排氣促進(jìn)了焊膏在低間隙組件下形成孤立的團(tuán)粒，在軟熔時(shí)，熔化了的孤立焊膏再次從組件下冒出來(lái)，并聚結(jié)起。
焊接結(jié)珠的原因包括：1，印刷電路的厚度太高;2，焊點(diǎn)和組件重迭太多;3，在組件下涂了過多的錫膏;4，安置組件的壓力太大;5，預(yù)熱時(shí)溫度上升速度太快;6，預(yù)熱溫度太高;7，在濕氣從組件和阻焊料中釋放出來(lái);8，焊劑的活性太高;9，所用的粉料太細(xì);10，金屬負(fù)荷太低;11，焊膏坍落太多;12，焊粉氧化物太多;13，溶劑蒸氣壓不足。消除焊料結(jié)珠的最簡(jiǎn)易的方法也許是改變模版孔隙形狀，以使在低托腳組件和焊點(diǎn)之間夾有較少的焊膏。
3.2.7焊接角焊接抬起
焊接角縫抬起指在波峰焊接后引線和焊接角焊縫從具有細(xì)微電路間距的四芯線組扁平集成電路(QFP)的焊點(diǎn)上完全抬起來(lái)，特別是在組件棱角附近的地方，一個(gè)可能的原因是在波峰焊前抽樣檢測(cè)時(shí)加在引線上的機(jī)械應(yīng)力，或者是在處理電路板時(shí)所受到的機(jī)械損壞(12)，在波峰焊前抽樣檢測(cè)時(shí)，用一個(gè)鑷子劃過QFP組件的引線，以確定是否所有的引線在軟溶烘烤時(shí)都焊上了；其結(jié)果是產(chǎn)生了沒有對(duì)準(zhǔn)的焊趾，這可在從上向下觀察看到，如果板的下面加熱在焊接區(qū)/角焊縫的間界面上引起了部分二次軟熔，那幺，從電路板抬起引線和角焊縫能夠減輕內(nèi)在的應(yīng)力，防止這個(gè)問題的一個(gè)辦法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)進(jìn)行抽樣檢查。
3.2.8豎碑（Tombstoning）
豎碑（Tombstoning）是指無(wú)引線組件(如片式電容器或電阻)的一端離開了襯底，甚至整個(gè)組件都支在它的一端上。
Tombstoning也稱為Manhattan效應(yīng)、Drawbridging 效應(yīng)或Stonehenge 效應(yīng)，它是由軟熔組件兩端不均勻潤(rùn)濕而引起的；因此，熔融焊料的不夠均衡的表面張力拉力就施加在組件的兩端上，隨著SMT小型化的進(jìn)展，電子組件對(duì)這個(gè)問題也變得越來(lái)越敏感。
此種狀況形成的原因：1、加熱不均勻；2、組件問題：外形差異、重量太輕、可焊性差異；3、基板材料導(dǎo)熱性差，基板的厚度均勻性差；4、焊盤的熱容量差異較大，焊盤的可焊性差異較大；5、錫膏中助焊劑的均勻性差或活性差，兩個(gè)焊盤上的錫膏厚度差異較大，錫膏太厚，印刷精度差，錯(cuò)位嚴(yán)重；6、預(yù)熱溫度太低；7、貼裝精度差，組件偏移嚴(yán)重。
3.2.9 Ball Grid Array (BGA)成球不良
BGA成球常遇到諸如未焊滿，焊球不對(duì)準(zhǔn)，焊球漏失以及焊料量不足等缺陷，這通常是由于軟熔時(shí)對(duì)球體的固定力不足或自定心力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠，高阻擋厚度或高放氣速度造成的；而自定力不足一般由焊劑活性較弱或焊料量過低而引起。
BGA成球作用可通過單獨(dú)使用焊膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來(lái)實(shí)現(xiàn); 正確的可行方法是將整體預(yù)成形與焊劑或焊膏一起使用。最通用的方法看來(lái)是將焊料球與焊膏一起使用，利用錫62或錫63球焊的成球工藝產(chǎn)生了極好的效果。在使用焊劑來(lái)進(jìn)行錫62或錫63球焊的情況下，缺陷率隨著焊劑粘度，溶劑的揮發(fā)性和間距尺寸的下降而增加，同時(shí)也隨著焊劑的熔敷厚度，焊劑的活性以及焊點(diǎn)直徑的增加而增加，在用焊膏來(lái)進(jìn)行高溫熔化的球焊系統(tǒng)中，沒有觀察到有焊球漏失現(xiàn)象出現(xiàn)，并且其對(duì)準(zhǔn)精確度隨焊膏熔敷厚度與溶劑揮發(fā)性，焊劑的活性，焊點(diǎn)的尺寸與可焊性以及金屬負(fù)載的增加而增加，在使用錫63焊膏時(shí)，焊膏的粘度，間距與軟熔截面對(duì)高熔化溫度下的成球率幾乎沒有影響。在要求采用常規(guī)的印刷釋放工藝的情況下，易于釋放的焊膏對(duì)焊膏的單獨(dú)成球是至關(guān)重要的。整體預(yù)成形的成球工藝也是有很好發(fā)展前途的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對(duì)提高成球的成功率也是相當(dāng)重要的。
3.2.10形成孔隙
形成孔隙通常是一個(gè)與焊接接頭的相關(guān)的問題。尤其是應(yīng)用SMT技術(shù)來(lái)軟熔焊膏的時(shí)候，在采用無(wú)引線陶瓷芯片的情況下，絕大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是處于LCCC焊點(diǎn)和印刷電路板焊點(diǎn)之間，與此同時(shí)，在LCCC城堡狀物附近的角焊縫中，僅有很少量的小孔隙，孔隙的存在會(huì)影響焊接接頭的機(jī)械性能，并會(huì)損害接頭的強(qiáng)度，延展性和疲勞壽命，這是因?yàn)榭紫兜纳L(zhǎng)會(huì)聚結(jié)成可延伸的裂紋并導(dǎo)致疲勞，孔隙也會(huì)使焊料的應(yīng)力和協(xié)變?cè)黾樱@也是引起損壞的原因。此外，焊料在凝固時(shí)會(huì)發(fā)生收縮，焊接電鍍通孔時(shí)的分層排氣以及夾帶焊劑等也是造成孔隙的原因。
在焊接過程中，形成孔隙的械制是比較復(fù)雜的，一般而言，孔隙是由軟熔時(shí)夾層狀結(jié)構(gòu)中的焊料中夾帶的焊劑排氣而造成的(2，13)孔隙的形成主要由金屬化區(qū)的可焊性決定，并隨著焊劑活性的降低，粉末的金屬負(fù)荷的增加以及引線接頭下的覆蓋區(qū)的增加而變化，減少焊料顆粒的尺寸僅能銷許增加孔隙。此外，孔隙的形成也與焊料粉的聚結(jié)和消除固定金屬氧化物之間的時(shí)間分配有關(guān)。焊膏聚結(jié)越早，形成的孔隙也越多。通常，大孔隙的比例隨總孔隙量的增加而增加.與總孔隙量的分析結(jié)果所示的情況相比，那些有啟發(fā)性的引起孔隙形成因素將對(duì)焊接接頭的可靠性產(chǎn)生更大的影響，控制孔隙形成的方法包括:1，改進(jìn)組件/衫底的可焊性;2，采用具有較高助焊活性的焊劑;3，減少焊料粉狀氧化物;4，采用惰性加熱氣氛.5，減緩軟熔前的預(yù)熱過程.與上述情況相比，在BGA裝配中孔隙的形成遵照一個(gè)略有不同的模式(14).一般說(shuō)來(lái).在采用錫63焊料塊的BGA裝配中孔隙主要是在板級(jí)裝配階段生成的.在預(yù)鍍錫的印刷電路板上，BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發(fā)性，金屬成分和軟熔溫度的升高而增加，同時(shí)也隨粉粒尺寸的減少而增加;這可由決定焊劑排出速度的粘度來(lái)加以解釋.按照這個(gè)模型，在軟熔溫度下有較高粘度的助焊劑介質(zhì)會(huì)妨礙焊劑從熔融焊料中排出，因此，增加夾帶焊劑的數(shù)量會(huì)增大放氣的可能性，從而導(dǎo)致在BGA裝配中有較大的孔隙度.在不考慮固定的金屬化區(qū)的可焊性的情況下，焊劑的活性和軟熔氣氛對(duì)孔隙生成的影響似乎可以忽略不計(jì).大孔隙的比例會(huì)隨總孔隙量的增加而增加，這就表明，與總孔隙量分析結(jié)果所示的情況相比，在BGA中引起孔隙生成的因素對(duì)焊接接頭的可靠性有更大的影響，這一點(diǎn)與在SMT工藝中空隙生城的情況相似。
總結(jié)
焊膏的回流焊接是SMT裝配工藝中的主要的板極互連方法，影響回流焊接的主要問題包括：底面組件的固定、未焊滿、斷續(xù)潤(rùn)濕、低殘留物、間隙、焊料成球、焊料結(jié)珠、焊接角焊縫抬起、Tombstoning、BGA成球不良、形成孔隙等，問題還不僅限于此，在本文中未提及的問題還有浸析作用，金屬間化物，不潤(rùn)濕，歪扭，無(wú)鉛焊接等.只有解決了這些問題，回流焊接作為一個(gè)重要的SMT裝配方法，才能在超細(xì)微間距的時(shí)代繼續(xù)成功地保留下去。
2. 爆米花現(xiàn)象(Popcorn)
主要會(huì)在環(huán)氧樹脂等非氣密性封裝組件發(fā)生，包括PCB和IC.當(dāng)濕氣敏感組件暴露在環(huán)境中，濕氣會(huì)滲透進(jìn)封裝材料，聚集在內(nèi)部接口.當(dāng)組件經(jīng)過回流焊接高溫時(shí)，聚集在內(nèi)部的濕氣會(huì)因快速的溫升而瞬間氣化，在內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)生分層，嚴(yán)重的稱為爆米花現(xiàn)象.對(duì)于PCB，如果已經(jīng)暴露過長(zhǎng)時(shí)間而吸收濕氣，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行烘烤，否則會(huì)發(fā)生分層現(xiàn)象.一般PCB廠商會(huì)標(biāo)識(shí)PCB可暴露時(shí)間，在允許時(shí)間之內(nèi)，通常不需烘烤。
四、手工烙鐵焊接技術(shù)
使用電烙鐵進(jìn)行手工焊接，掌握起來(lái)并不因難，但是要有一些技朮要領(lǐng)。長(zhǎng)期從事電子產(chǎn)品生產(chǎn)的人們總結(jié)出了焊接的四個(gè)要素(又稱4M):材料、工具、方式﹑方法及操作者。其中最主要的當(dāng)然還是人的技能。沒有經(jīng)過相當(dāng)時(shí)間的焊接實(shí)踐和用心體驗(yàn)、領(lǐng)會(huì)，就不能掌握焊接的技術(shù)要領(lǐng)；即使是從事焊接工作較長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)工人，也不能保證每個(gè)焊點(diǎn)的質(zhì)最。只有充分了解焊接原理再加上用心的實(shí)踐，才有可能在較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)焊接的基本技能。下面介紹的一些具體方法和注意要點(diǎn)，是初學(xué)者迅速掌握焊接技能的快捷方式。
初學(xué)者應(yīng)該勤于練習(xí)，不斷提高操作技藝，不能把焊接質(zhì)量問題留到整機(jī)電路調(diào)試的時(shí)候再去解決。
4.1 焊接操作的正確姿勢(shì)
掌握正確的操作姿勢(shì)，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動(dòng)傷害。為減少焊劑加熱時(shí)揮發(fā)出的化學(xué)物質(zhì)對(duì)人的危害，減少有害氣體的吸入量。一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應(yīng)不少于20cm，通常以30cm為宜。
電烙鐵有幾種握法，反握法的動(dòng)作穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間操作不易疲勞，適于大功率烙鐵的操作；正握法適于中功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作；一般在操作臺(tái)上焊接印刷制板等焊件時(shí)，多采用握筆法。
焊錫絲一般有兩種成份。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對(duì)人體有害的一種金屬，因此操作時(shí)應(yīng)該戴手套或大操作后洗手，避免食入鉛塵。
電烙鐵使用以后，一定要穩(wěn)妥地放大烙鐵架上，并注意導(dǎo)線等物不要碰到烙鐵頭，以免燙傷導(dǎo)線，造成漏電等事故。
4.2 焊接操作的基本步驟
掌握好烙鐵的溫度和焊接時(shí)間，選擇適當(dāng)?shù)睦予F頭和焊點(diǎn)的接觸位置，才可能得到良好的焊點(diǎn)。 正確的焊接操作過程可以分成五個(gè)步驟：
4.2.1備施焊：右手握烙鐵，進(jìn)入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無(wú)焊渣等氧化物，并在表面鍍上一層焊錫。
4.2.2加熱焊件: 烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個(gè)焊件全體，時(shí)間大約為1-2秒種。對(duì)于在印制板上焊接元器件來(lái)說(shuō)，要注意使烙鐵頭同時(shí)接觸焊盤和元器件的引線。
4.2.3送入焊絲: 焊件的焊接面被加熱到一定溫度時(shí)，焊錫絲從烙鐵對(duì)面接觸焊件。注意：不要把焊錫絲送到烙鐵頭上。
4.2.4移開焊絲: 當(dāng)焊絲熔化一定量后，立即向左上45℃方向移開焊絲。
4.2.5移開烙鐵: 焊錫浸潤(rùn)焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上45℃方向移開烙鐵，結(jié)束焊接。
從第三步開始到第五步結(jié)束，時(shí)間大約也是1~2分鐘。
對(duì)于熱容量小的焊件，例如印制板上較細(xì)導(dǎo)線的連接，可以簡(jiǎn)化為三步操作：
(1) 準(zhǔn)備:同上步驟一。
(2) 加熱與送絲：烙鐵頭放大焊件上后即放入焊絲。
(3) 去絲移烙鐵：焊錫在焊接面上擴(kuò)散達(dá)到預(yù)期范圍后，立即取開焊絲并移開烙鐵，并注意焊絲的時(shí)間不得滯后于移開烙鐵的時(shí)間。
對(duì)于吸收低熱量的焊件而言，上述整個(gè)過程不過2~~4秒鐘，各步驟時(shí)間的節(jié)奏控制，順序的準(zhǔn)確掌握，動(dòng)作的熟練協(xié)調(diào)，都是要通過大量實(shí)踐并用心體會(huì)才能解決的問題。有人總結(jié)出了五大步驟操作法中用數(shù)秒的辦法控制時(shí)間：烙鐵接觸焊點(diǎn)后數(shù)一﹑二(約2秒鐘)，送入焊絲后數(shù)三﹑四，移開烙鐵，焊絲熔化量要靠觀察決定。此辦法可以參考，但由于烙鐵功率﹑焊點(diǎn)熱量的差別等因素，實(shí)際掌握焊接火候并無(wú)規(guī)定可循，必須具體條件具體對(duì)待。試想，對(duì)于一個(gè)熱量較大的焊點(diǎn)，若使用功率較小的烙鐵焊接時(shí)，大上述時(shí)間內(nèi)，可能溫度還不能使焊錫熔化，那幺還談什么焊接呢﹖
4.3 焊接溫度與加熱時(shí)間
適當(dāng)?shù)臏囟葘?duì)形成良好的焊點(diǎn)是不可少的。這個(gè)溫度究竟如何掌握呢？當(dāng)根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)可以很清楚地查出不同的焊件材料所需要的量佳溫度，得到有關(guān)曲線。但是，在一般的焊接過程中，不可能使用溫度計(jì)之類的儀表來(lái)隨時(shí)檢測(cè)，而是希望用更直觀明確的方法來(lái)了解焊件溫度。
經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)得出，烙鐵頭在焊件上停留的時(shí)間與焊件溫度的升高是正比關(guān)系。同樣的烙鐵，加熱不同熱量的焊件時(shí)，想達(dá)到同樣焊接溫度，可以通過控制加熱時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。但在實(shí)踐中又不能僅僅依此關(guān)系決定加熱時(shí)間，用中小功率烙鐵加熱較大的時(shí)件時(shí)，無(wú)論烙鐵停留的時(shí)間多長(zhǎng)，焊件的溫度也上不去，原因是烙鐵的供熱容量小于焊件和烙鐵在空氣中散失的熱量。此外，為防止內(nèi)部過熱損壞，有些元器件也不允許長(zhǎng)期加熱。 加熱時(shí)間對(duì)焊和焊點(diǎn)的影響及其外部特征是什幺呢？如果加熱時(shí)間不足，會(huì)使焊料不能
充分浸潤(rùn)焊件而形成松香夾渣而虛焊。反之，過量的加熱，除有可能造成元器件損壞以外，還有如下危害和外部特征：
（1）點(diǎn)外觀變差。如果焊錫已經(jīng)浸潤(rùn)焊件以后還繼續(xù)進(jìn)行過量的加熱，將使助焊劑全部揮發(fā)完，造成熔態(tài)焊錫過熱；當(dāng)烙鐵離開時(shí)容易拉出錫尖，同時(shí)焊點(diǎn)表面發(fā)黑，出現(xiàn)粗糙顆粒，失去光澤。
（2）高溫造成所加松香助焊劑的分解碳化。松香一般在210℃開始分解，不僅失去助焊劑的作用，而且造成焊點(diǎn)夾渣形成缺陷。如果在焊接中發(fā)現(xiàn)松香發(fā)黑，肯定是加熱時(shí)間過長(zhǎng)所致。
（3）過量的受熱會(huì)破壞印制板上銅箔的粘合層，導(dǎo)致銅箔焊般的剝落。因此，在適當(dāng)?shù)募訜釙r(shí)間里，準(zhǔn)確掌握加熱火候是優(yōu)質(zhì)焊接的關(guān)鍵。
4.4 接操作的具體手法
在保證得到優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)下，具體的焊接操作手法可以因人而異，但下面這些前人總結(jié)的方法，對(duì)初學(xué)者的指導(dǎo)作用是不可忽略的。
(1) 保持烙鐵頭的清潔
焊接時(shí)，烙鐵頭長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，又接觸焊劑等弱酸性物質(zhì)，其表面很容易氧化并沾上一層黑色雜質(zhì)。這些雜質(zhì)形成隔熱層。妨礙了烙鐵頭與焊件之間的熱傳導(dǎo)。因此，要注意在烙鐵架上蹭去雜質(zhì)。用一塊濕布或濕海棉隨時(shí)擦拭烙鐵頭，也是常用的方法之一。對(duì)于普通烙鐵頭，在污染嚴(yán)重時(shí)可以使用銼刀銼去表面氧化層。對(duì)于長(zhǎng)壽命烙鐵頭，就絕對(duì)不能使用這種方法了。
(2) 靠增加接觸面積來(lái)加快傳熱
加熱時(shí)，應(yīng)該讓焊件上需要焊錫浸潤(rùn)的各部分均勻受熱，而不是僅僅加熱焊件的一部分，更不要采用烙鐵對(duì)焊件增加壓力的辦法，以免造成損壞或不易覺察的陷患。有些初學(xué)者企圖加快焊接，用烙鐵頭對(duì)焊接面施加壓力，這是不對(duì)的。正確的方法是，要根據(jù)焊件的形狀選用不同的烙鐵頭，或者自己修整烙鐵頭，讓烙鐵頭與焊件形成面的接觸而不是點(diǎn)或線的接觸。這樣，就能大大提高效率。
(3) 加熱要靠焊錫橋
在非流水線作業(yè)中，焊接的焊點(diǎn)形狀是多種多樣的，不大可能不斷更換烙鐵頭。要提高加熱的效率，需要有進(jìn)行熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵頭上保留焊錫加熱時(shí)烙鐵頭與焊之間傳熱的橋梁。由于金屬熔液的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空氣，使焊點(diǎn)快就被加熱到焊接溫度。應(yīng)該注意，作為焊錫橋的錫量不可保留過多，以免造成誤連。
典型焊點(diǎn)的外觀要求是：
(1) 狀為近似圓錐而表面微凹呈現(xiàn)漫坡狀(以焊接導(dǎo)線為中心，對(duì)稱成裙形拉開)。虛焊點(diǎn)表面往往呈凸形，可以判別出來(lái)；
(2) 焊料的連接面呈弓形凹面，焊料與焊件交界處平滑，接觸角盡可能小；
(3) 表面有光澤且平滑；
(4) 無(wú)裂紋﹑針孔﹑夾渣；焊點(diǎn)的外觀檢查，除用目測(cè)(或借助放大鏡，顯微鏡觀測(cè))焊點(diǎn)是否合乎上述標(biāo)準(zhǔn)以外，對(duì)整塊制電板進(jìn)行以下幾個(gè)方面焊接質(zhì)量的檢查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起導(dǎo)線間短路(即所謂“橋接”)；導(dǎo)線及元器件絕緣的損傷；焊料飛濺。檢查時(shí)，除目測(cè)外還要用指觸。鑷子撥動(dòng)﹑拉線等辦法檢查有無(wú)導(dǎo)線斷線﹑焊盤剝離等缺陷。
4.5.3 通電檢查
在外觀檢查結(jié)束以后認(rèn)為聯(lián)機(jī)無(wú)誤，才可進(jìn)行通電檢查，這是檢驗(yàn)電路性能的關(guān)鍵。如果不經(jīng)過嚴(yán)格的外觀檢查，通電檢查不僅困難較多，而且有可能損壞設(shè)備儀器，造成安全事故。例如電源聯(lián)機(jī)虛焊，那幺通電時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)備加不上電，當(dāng)然無(wú)法檢查。通電檢查可以發(fā)現(xiàn)許多微小的缺陷，例如用目測(cè)觀察不到的電路橋接，但對(duì)于內(nèi)部虛焊隱患就不容易覺察。所以根本的問題還是要提高焊接操作的技藝水平。不能把問題留給檢驗(yàn)工作去完成。
4.5.4 常見焊點(diǎn)缺陷及分析
造成焊接缺陷的原因很多，在材料(焊料與焊劑)與工具(烙鐵﹑夾具)一定的情況下，采用什幺樣的方法以及操作者是否有責(zé)任心，就是決定性的因素了。在接線端上焊接導(dǎo)線時(shí)常見的缺陷如圖所示，供檢查焊點(diǎn)時(shí)參考。表中列出了各種焊點(diǎn)缺陷的外觀、特點(diǎn)及危害，并分析了產(chǎn)生的原因。
五．靜電簡(jiǎn)介
5.1. 靜電怎樣產(chǎn)生的
物質(zhì)都是由分子組成， 分子由原子組成， 原子中負(fù)電荷的電子和帶正電的質(zhì)子組成。在正常狀況下， 一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同， 正負(fù)平衡， 所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道， 離開原來(lái)的原子而侵入其它的原子B，A原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽(yáng)離子， B原子因增加電子數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。
造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個(gè)外力包含各種能量 (如動(dòng)能， 位能， 熱能， 化學(xué)能…等) 在日常生活中， 任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離， 即可產(chǎn)生靜電。固體﹑液體和氣體都會(huì)因接觸分離而帶上靜電， 所以我們的周圍環(huán)境甚至我們的身上都會(huì)帶有不同程度的靜電，當(dāng)靜電積累到一定程度時(shí)就會(huì)發(fā)生放電。
5.2. 人體身上的靜電有多高
在干燥的季節(jié)若穿上纖維衣物和絕緣的地面行走等活動(dòng)， 人體身上的靜電可達(dá)幾千伏甚至幾萬(wàn)伏。
5.3 靜電對(duì)電子產(chǎn)品損害有哪些形式
靜電的基本物理特性為: 吸引或排斥， 與大地有電位差， 會(huì)產(chǎn)生放電電流。這三種特性能對(duì)電子組件的三種影響:
1. 靜電吸附灰塵，降低組件絕緣電阻 (縮短壽命)。
2. 靜電放電破壞，使組件受損不能工作 (完全破壞)。
3. 靜電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)幅度很大 (達(dá)幾百伏/米)對(duì)電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞 (電磁干擾)。
如果組件全部損壞， 必能在生產(chǎn)及品質(zhì)管理中被察覺而排除， 影響較小， 如果組件輕微受損， 在正常檢測(cè)下不易發(fā)現(xiàn)， 在這種情形下，常會(huì)因經(jīng)過多層的加工，甚至已在使用時(shí)， 才發(fā)現(xiàn)破壞， 不但檢查不易， 而且其損失亦難以預(yù)測(cè)。
5.4 ESD是什幺意思
ESD是代表英文Electro Static Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀(jì)中期以來(lái)形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減，靜電放電模型，靜電放電效應(yīng)如電流熱 (火花) 效應(yīng) (如靜電引起的著火與爆炸) 及和電磁效應(yīng) (如電磁干擾) 等的學(xué)科。近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)靜電放電的磁場(chǎng)效應(yīng)如電磁干擾 (EMI) 及電磁兼容性 (EMC) 問題越來(lái)越重視。
5.5 防靜電腕帶的使用中要注意哪些問題
腕帶扣得不緊造成人體與腕帶的接觸電阻變大。腕帶應(yīng)用專門的帶插座的接地線與地連接， 不能夾在桌面或桌邊的金屬體上， 因?yàn)檫@些金屬體對(duì)地的電阻可能很大， 同時(shí)要經(jīng)常檢查腕帶的電阻。
5.6 防靜電腕帶的使用中人體安全問題
從防靜電的角度考慮時(shí)， 人體總的對(duì)地電阻越小越好， 但最小值受到安全方面的限制， 人體必須具有一定值的對(duì)地電阻， 以便萬(wàn)一發(fā)生金屬設(shè)備或裝置與工頻源短接的情況下該電阻能夠限制流過操作工作的人體的電流。最小值不應(yīng)小于100K歐姆， 通常腕脅的限流電阻在1M歐姆。
