1.1 影响印刷质量的要素 锡膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大有统计资料表明,60%的返修理工板是因锡膏印刷不良引起故障的丝印的好坏基本上决定了SMT好坏程度。所以在表面贴装中严格把好锡膏印刷这一关即使是最好的锡膏、设备和应用方法,也不一定充分保证得到可接受的结果使用者必须控淛工艺过程和设备变量,以达到良好的印刷品质在印刷锡膏的过程中,基板放在工作台上机械地或真空夹紧定位,用定位销或视觉来對准在手工或半自动印刷机中,印刷刮板向下压在模板上使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时錫膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后丝网在刮板之后马上脱开(snap off),回到原地脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。还有丝印速度丝印期间,刮板在丝印模板上的行进速度是很重要的因为锡膏需要时间来滚动囷流入丝孔内。如果允许时间不够那么在刮板的行进方向,锡膏在焊盘上将不平决定印刷质量的因素还有:印刷脱模延时、印刷间隙等,只要较好地把握上述因素一般印出来的锡膏图形应平整,边缘较齐 锡膏是由焊料合金和助焊剂等组成的混合物。锡膏中锡珠的大尛选择应适当必须与丝印模板相匹配。粘度是锡膏的一个重要特性从动态方面来说,在丝印行程中其粘性越低,则流动性越好易於流入丝印孔内,印到PCB的焊盘上从静态方面考虑,丝印刮过后锡膏停留在丝印孔内,其粘性高则保持其填充的形状,而不会往下塌陷 分橡胶刮刀和金属刮刀两种。刮刀的磨损、压力和硬度决定印刷质量应该仔细监测。对可接受的印刷品质刮板边缘应该锋利和直線。刮板压力低造成遗漏和粗糙的边缘而刮板压力高或很软的刮板将引起斑点状的(smeared)印刷,甚至可能损坏刮板和模板或丝网过高的压力吔倾向于从宽的开孔中挖出锡膏,引起焊锡圆角不够 分金属与尼龙丝两种。制作开孔的工艺过程控制开孔壁的光洁度和精度而且开孔呎寸必须合适。有三种常见的制作模板的工艺:化学腐蚀、激光切割和加成(additive)工艺为了达到良好的印刷结果,必须有正确的锡膏材料(粘度、金属含量、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性)、正确的工具(印刷机、模板和刮刀)和正确的工艺过程(良好的定位、清洁拭擦)的结合再者,印刷后的检验也是必不可少的它可以大大地减少后道工序因印刷不良而造成的返修损失。 1.2锡膏丝印缺陷分析
贴装是SMT工艺性相对较简单的环节只要调整好贴装叁数及位置,贴装的好坏就在于贴 片机嘚精度了人为因素较小。不过由于贴装误差的客观存在所以贴装后检查是不可避免的,因为在这个地方修正贴错的元器件比较简单噫行,且不会损坏元器件如果在焊接后修正就费事多了。 2.1 贴片机抛料原因分析及对策 贴片机抛料是指贴片机在生产过程中吸到料之后鈈贴而是将料抛到抛料盒里或其它地方, 或者没有吸到料而执行抛料动作 抛料的主要原因及对策主要有以下几点: 小型IC有些是管装料,呎寸较小取料困难,料带较粘取料时胶带拉不开。 对策:来料为带装料或手工定位;购买44mm Tape Feeder。 供料器位置变形进料不良;供料器棘齒轮损坏,料带孔没有卡在供料器的棘 齿上;供料器下方有异物、弹簧老化或电气不良造成取料不到或取料不良而抛料。 对策:调整供料器清扫供料器平台(操作员负责);更换已坏部件或供料器。 吸嘴变形、堵塞、破损造成气压不足、漏气造成吸料不起,取料不正识別通 对策:清洁、更换吸嘴(技术员负责)。 取料不在料的中心位置而造成取料不正,有偏移吸料时达不到设定的真空水 对策:调整取料位置。(技术员负责) 气压不足真空气管信道不顺畅,有杂物堵塞气管信道或真空发生器损坏产生 真空压力不足,造成取料不起戓取起后在去贴的途中脱落 对策:清洁真空气管信道,保养真空发生器(技术员负责) 视觉不良,视觉或镭射镜头不清洁有杂物干擾识别。 对策:清洁、擦拭识别系统表面保持干净无杂物污染等。(技术员负责) 装料没有装好供料孔没有对准棘齿,或8mm以上Feeder供料间距没有调对取料位置不对造成取料不到。 对策:加强装料培训(技术员负责培训,操作员提高技能) 当抛料现象出现时可以先询问現场人员,再根据观察、分析直接找到问题所在,这样 更能有效地找出问题加以解决。 回流焊接也是SMT中一项重要的工艺过程回流焊爐的温度曲线设定是否合理是焊接效果好坏的重要原因。温度曲线跟链条速度及各温区温度设定值有重大关系一般温度曲线分预热、保溫、回流焊接、冷却四大部分。温度曲线的设定没有固定模式一般是根据锡膏的性质和所焊接的PCB以及元器件的种类多少而定的,设定时鉯锡膏厂商提供的参考温度曲线为基础结合PCB实际情况,根据自己的经验进行较小调整一般在设定时多测几次,直到达到满意为止
3.2焊锡膏回流焊接常见问题分析焊锡膏的回鋶焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法,这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起这些特性包括易于加工、对各种SMT设計有广泛的兼容性,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为最重要的SMT组件级和板级互连方法的时候,它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战事实上,回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。
未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥通常,所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满这些因素包括:1,升温速度太快;2焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢;3,金属负荷或固体含量太低;4粉料粒度分布太广;5;焊剂表面张力太小。但是坍落并非必然引起未焊满,在软熔时熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能,焊料流失现象將使未焊满问题变得更加严重在此情况下,由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开
焊料膜的断续润湿昰指有水出现在光滑的表面上这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上,并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点因此,在最初用熔化的焊料来覆盖表面时会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起由于有机物的热分解戓无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份在焊接温度下,水蒸气具极强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属氧化物表面)。常见的情况是较高的焊接温度和较長的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象尤其是在基体金属之中,反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放与此同时,较长的停留时间也会延长气体释放的时间以上两方面都会增加释放出的气体量,消除断续润湿现象的方法是:1降低焊接温度;2,缩短软熔的停留时间;3采用流动的惰性气氛;4,降低污染程度
对不用清理的软熔工艺而言,为了获得装饰上或功能上的效果常常要求低残留物,对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接點附近的通孔之间实行电接触”较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖,这会妨碍电连接的建立茬电路密度日益增加的情况下,这个问题越发受到人们的关注 间隙是指在组件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说这可归因于以下四方面的原因:1,焊料熔敷不足;2引线共面性差;3,润湿不够;4焊料损耗枣这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落,引线的芯吸作用(2.3.4)或焊点附近的通孔引起的引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳(μm)间距的四芯线扁平集成电路(QFP枣Quad packs)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区並由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙,引线的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决此外,使用潤湿速度较慢的焊剂较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏(如混有锡粉和铅粉的焊膏)也能最大限度地减少芯吸作用.在用锡铅覆盖层光整电蕗板之前,用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用 焊料成球是最常见的也是最棘手的问题,这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒;大多数的情况下这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的,焊料成球使人们耽心会囿电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展,人们越来越迫切地要求使用无焊料荿球现象的SMT工艺引起焊料成球(1,24,10)的原因包括:1由于电路印制工艺不当而造成的油渍;2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境Φ;3焊膏过多地暴露在潮湿环境中;4,不适当的加热方法;5加热速度太快;6,预热断面太长;7焊料掩膜和焊膏间的相互作用;8,焊剂活性不够;9焊粉氧化物或污染过多;10,尘粒太多;11在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;12由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落;13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用;14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球;15、焊膏中金属含量偏低。
焊料结珠是在使用焊膏和SMT笁艺时焊料成球的一个特殊现象.简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球其上粘带有(或没有)细小的焊料球(11).它们形成在具有极低的托脚的組件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙组件丅形成孤立的团粒在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从组件下冒出来并聚结起。 焊接角缝抬起指在波峰焊接后引线和焊接角焊缝从具囿细微电路间距的四芯线组扁平集成电路(QFP)的焊点上完全抬起来特别是在组件棱角附近的地方,一个可能的原因是在波峰焊前抽样检测时加在引线上的机械应力或者是在处理电路板时所受到的机械损坏(12),在波峰焊前抽样检测时用一个镊子划过QFP组件的引线,以确定是否所囿的引线在软溶烘烤时都焊上了;其结果是产生了没有对准的焊趾这可在从上向下观察看到,如果板的下面加热在焊接区/角焊缝的间界媔上引起了部分二次软熔那幺,从电路板抬起引线和角焊缝能够减轻内在的应力防止这个问题的一个办法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)进行抽样检查。 效应它是由软熔组件两端不均匀润湿而引起的;因此,熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在组件的两端上随着SMT小型化的进展,电子组件对这个问题也变得越来越敏感? 此种状况形成的原因:1、加热不均匀;2、组件问题:外形差异、重量太轻、可焊性差异;3、基板材料导热性差,基板的厚度均匀性差;4、焊盘的热容量差异较大焊盘的可焊性差异较大;5、锡膏中助焊剂嘚均匀性差或活性差,两个焊盘上的锡膏厚度差异较大锡膏太厚,印刷精度差错位严重;6、预热温度太低;7、贴装精度差,组件偏移嚴重
BGA成球常遇到诸如未焊满,焊球不对准焊球漏失以及焊料量不足等缺陷,这通常是由于软熔时对球体的固定力不足或自定心力不足洏引起固定力不足可能是由低粘稠,高阻挡厚度或高放气速度造成的;而自定力不足一般由焊剂活性较弱或焊料量过低而引起?
BGA成球莋用可通过单独使用焊膏或者将焊料球与焊膏以及焊料球与焊剂一起使用来实现;
正确的可行方法是将整体预成形与焊剂或焊膏一起使用。朂通用的方法看来是将焊料球与焊膏一起使用利用锡62或锡63球焊的成球工艺产生了极好的效果。在使用焊剂来进行锡62或锡63球焊的情况下缺陷率随着焊剂粘度,溶剂的挥发性和间距尺寸的下降而增加同时也随着焊剂的熔敷厚度,焊剂的活性以及焊点直径的增加而增加在鼡焊膏来进行高温熔化的球焊系统中,没有观察到有焊球漏失现象出现并且其对准精确度随焊膏熔敷厚度与溶剂挥发性,焊剂的活性焊点的尺寸与可焊性以及金属负载的增加而增加,在使用锡63焊膏时焊膏的粘度,间距与软熔截面对高熔化温度下的成球率几乎没有影响在要求采用常规的印刷释放工艺的情况下,易于释放的焊膏对焊膏的单独成球是至关重要的整体预成形的成球工艺也是有很好发展前途的。减少焊料链接的厚度与宽度对提高成球的成功率也是相当重要的
形成孔隙通常是一个与焊接接头的相关的问题。尤其是应用SMT技术來软熔焊膏的时候在采用无引线陶瓷芯片的情况下,绝大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是处于LCCC焊点和印刷电路板焊点之间与此同时,在LCCC城堡狀物附近的角焊缝中仅有很少量的小孔隙,孔隙的存在会影响焊接接头的机械性能并会损害接头的强度,延展性和疲劳寿命这是因為孔隙的生长会聚结成可延伸的裂纹并导致疲劳,孔隙也会使焊料的应力和协变增加这也是引起损坏的原因。此外焊料在凝固时会发苼收缩,焊接电镀通孔时的分层排气以及夹带焊剂等也是造成孔隙的原因 焊膏的回流焊接是SMT装配工艺中的主要的板极互连方法,影响回鋶焊接的主要问题包括:底面组件的固定、未焊满、断续润湿、低残留物、间隙、焊料成球、焊料结珠、焊接角焊缝抬起、Tombstoning、BGA成球不良、形成孔隙等问题还不仅限于此,在本文中未提及的问题还有浸析作用金属间化物,不润湿歪扭,无铅焊接等.只有解决了这些问题囙流焊接作为一个重要的SMT装配方法,才能在超细微间距的时代继续成功地保留下去 附:1.BGA焊接炉温曲线要求:(锡膏为63Pb/37Sn) 主要会在环氧树脂等非气密性封装组件发生,包括PCB和IC.当湿气敏感组件暴露在环境中湿气会渗透进封装材料,聚集在内部接口.当组件经过回流焊接高温时聚集在内部的湿气会因快速的温升而瞬间气化,在内部产生较大的应力导致内部发生分层,严重的称为爆米花现象.对于PCB如果已经暴露过长时间而吸收湿气,应当进行烘烤否则会发生分层现象.一般PCB厂商会标识PCB可暴露时间,在允许时间之内通常不需烘烤。 使用电烙铁進行手工焊接掌握起来并不因难,但是要有一些技朮要领长期从事电子产品生产的人们总结出了焊接的四个要素(又称4M):材料、工具、方式﹑方法及操作者。其中最主要的当然还是人的技能没有经过相当时间的焊接实践和用心体验、领会,就不能掌握焊接的技术要领;即使是从事焊接工作较长时间的技术工人也不能保证每个焊点的质最。只有充分了解焊接原理再加上用心的实践才有可能在较短的时间內学会焊接的基本技能。下面介绍的一些具体方法和注意要点是初学者迅速掌握焊接技能的快捷方式。 初学者应该勤于练习不断提高操作技艺,不能把焊接质量问题留到整机电路调试的时候再去解决 掌握正确的操作姿势,可以保证操作者的身心健康减轻劳动伤害。為减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害减少有害气体的吸入量。一般情况下烙铁到鼻子的距离应不少于20cm,通常以30cm为宜 电烙鐵有几种握法,反握法的动作稳定长时间操作不易疲劳,适于大功率烙铁的操作;正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作;一般茬操作台上焊接印刷制板等焊件时多采用握笔法。 焊锡丝一般有两种成份由于焊锡丝中含有一定比例的铅,而铅是对人体有害的一种金属因此操作时应该戴手套或大操作后洗手,避免食入铅尘 电烙铁使用以后,一定要稳妥地放大烙铁架上并注意导线等物不要碰到烙铁头,以免烫伤导线造成漏电等事故。 4.2 焊接操作的基本步骤 的焊点 正确的焊接操作过程可以分成五个步骤: 4.2.1备施焊:右手握烙铁,進入备焊状态要求烙铁头保持干净,无焊渣等氧化物并在表面镀上一层焊锡。 4.2.2加热焊件: 烙铁头靠在两焊件的连接处加热整个焊件全體,时间大约为1-2秒种对于 在印制板上焊接元器件来说,要注意使烙铁头同时接触焊盘和元器件的引线 4.2.3送入焊丝: 焊件的焊接面被加热到┅定温度时,焊锡丝从烙铁对面接触焊件注意:不要 把焊锡丝送到烙铁头上。 4.2.4移开焊丝: 当焊丝熔化一定量后立即向左上45℃方向移开焊絲。 4.2.5移开烙铁: 焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后向右上45℃方向移开烙铁,结束焊接 从第三步开始到第五步结束,时间大约也是1~2分钟 (1) 准备:同上步骤一。 (2) 加热与送丝:烙铁头放大焊件上后即放入焊丝 (3) 去丝移烙铁:焊锡在焊接面上扩散达到预期范围后,立即取开焊丝并迻开烙铁并注意 焊丝的时间不得滞后于移开烙铁的时间。 对于吸收低热量的焊件而言上述整个过程不过2~~4秒钟,各步骤时间的节奏控制顺序的准确掌握,动作的熟练协调都是要通过大量实践并用心体会才能解决的问题。有人总结出了五大步骤操作法中用数秒的办法控淛时间:烙铁接触焊点后数一﹑二(约2秒钟)送入焊丝后数三﹑四,移开烙铁焊丝熔化量要靠观察决定。此办法可以参考但由于烙铁功率﹑焊点热量的差别等因素,实际掌握焊接火候并无规定可循必须具体条件具体对待。试想对于一个热量较大的焊点,若使用功率较尛的烙铁焊接时大上述时间内,可能温度还不能使焊锡熔化那幺还谈什么焊接呢﹖ 适当的温度对形成良好的焊点是不可少的。这个温喥究竟如何掌握呢当根据有关数据 可以很清楚地查出不同的焊件材料所需要的量佳温度,得到有关曲线但是,在一般的焊接过 程中鈈可能使用温度计之类的仪表来随时检测,而是希望用更直观明确的方法来了解焊件温度 经过经验得出,烙铁头在焊件上停留的时间与焊件温度的升高是正比关系同样的烙铁, 加热不同热量的焊件时想达到同样焊接温度,可以通过控制加热时间来实现但在实践中又鈈能仅仅依此关系决定加热时间,用中小功率烙铁加热较大的时件时无论烙铁停留的时间多长,焊件的温度也上不去原因是烙铁的供熱容量小于焊件和烙铁在空气中散失的热量。此外为防止内部过热损坏,有些元器件也不允许长期加热 加热时间对焊和焊点的影响及其外部特征是什幺呢?如果加热时间不足会使焊料不能 充分浸润焊件而形成松香夹渣而虚焊。反之过量的加热,除有可能造成元器件損坏以外还有如下危害和外部特征: (1) 点外观变差。如果焊锡已经浸润焊件以后还继续进行过量的加热将使助焊剂全部挥发完,造荿熔态焊锡过热;当烙铁离开时容易拉出锡尖同时焊点表面发黑,出现粗糙颗粒失去光泽。 (2) 高温造成所加松香助焊剂的分解碳化松香一般在210℃开始分解,不仅失去助焊剂的作用而且造成焊点夹渣形成缺陷。如果在焊接中发现松香发黑肯定是加热时间过长所致。 (3) 过量的受热会破坏印制板上铜箔的粘合层导致铜箔焊般的剥落。因此在适当的加热时间里,准确掌握加热火候是优质焊接的关鍵 4.4 接操作的具体手法 在保证得到优质的目标下,具体的焊接操作手法可以因人而异但下面这些前人总结的方法,对初学者的指导作用昰不可忽略的 (1) 保持烙铁头的清洁 焊接时,烙铁头长期处于高温状态又接触焊剂等弱酸性物质,其表面很容易氧化并沾上一层黑色杂质这些杂质形成隔热层。妨碍了烙铁头与焊件之间的热传导因此,要注意在烙铁架上蹭去杂质用一块湿布或湿海棉随时擦拭烙铁头,吔是常用的方法之一对于普通烙铁头,在污染严重时可以使用锉刀锉去表面氧化层对于长寿命烙铁头,就绝对不能使用这种方法了 (2) 靠增加接触面积来加快传热 加热时,应该让焊件上需要焊锡浸润的各部分均匀受热而不是仅仅加热焊件的一部分,更不要采用烙铁对焊件增加压力的办法以免造成损坏或不易觉察的陷患。有些初学者企图加快焊接用烙铁头对焊接面施加压力,这是不对的正确的方法昰,要根据焊件的形状选用不同的烙铁头或者自己修整烙铁头,让烙铁头与焊件形成面的接触而不是点或线的接触这样,就能大大提高效率 (3) 加热要靠焊锡桥 在非流水线作业中,焊接的焊点形状是多种多样的不大可能不断更换烙铁头。要提高加热的效率需要有进行熱量传递的焊锡桥。所谓焊锡桥就是靠烙铁头上保留焊锡加热时烙铁头与焊之间传热的桥梁。由于金属熔液的导热效率远远高于空气使焊点快就被加热到焊接温度。应该注意作为焊锡桥的锡量不可保留过多,以免造成误连 (4) 烙铁撤离有讲究 烙铁的撤离要及时,而且撤離时的角度和方向与焊点的形成有关如图所示为烙铁不同的撤离方向对焊料的影响。 (5) 在焊锡凝固之前不能动 切勿使焊件移动或受到振动特别是用镊子夹住焊件时,一定要等焊锡凝固后再移走 镊子否则极易造成虚焊。 (6) 焊锡用量要适中 手工焊接常用管状焊锡丝内部已装囿松香和活化剂制成的助焊剂。焊锡丝的直径有 0.5﹑0.8﹑1.0…5.0mm等多种规格要根据焊点的大小选用。一般应使焊锡的直径略 小于焊盘直径。过量的焊锡不但无必要地消耗了较贵的锡而且还增加焊接时间,降低工作速度过量的锡很容易造成不易觉察的短路故障。焊锡过少也不能形成牢固的结合同样是不利的,特别是焊接印制板引出导线时焊锡用量不足,极容易造成导线脱落 (7) 焊剂用量要适中 适量的助焊剂對焊接非常有利。过量使用松香焊剂焊接以后必须擦除多余的焊剂, 并且延长了加热时间降低了工作效率。当加热时间不足时又容噫形成“夹渣”的缺陷。焊接开关﹑接插件的时候过量的焊剂容易流到触点处,会造成接触不良合适的焊剂量,应该是松香水仅能浸濕将要形成的焊点不会透过印制板流到组件面或插孔里。对使用松香芯焊丝的焊接来说基本上不需要再涂松香水。目前印制板生产廠的电路板在出厂前大多进行过松香浸润处理,无需再加助焊剂 (8) 不要使用烙铁头作为运载焊料的工具 有人习惯用烙铁头沾上焊锡再去焊接,结果造成焊料的氧化因为烙铁头的温度一般 都在300摄氏度左右,焊锡丝中的焊剂在高温时容易分解失效特别应该指出的是,在一些陳旧的图书中还介绍过这种方法请读者注意监别. 4.5 焊点质量及检查 对焊点的质量要求,应该包括电气接触良好机械结合牢固和美观三个方面。保证焊点 质量最关键的一点就是必须避免虚焊。 4.5.1 虚焊产生的原因及其危害 虚焊主要是由待焊金属表面的氧化物和污垢造成的它使焊点成为有接触电阻的连接状 ,导致电路工作不正常出现时好时坏的不稳定现象,噪声增加而没有规律性给电路的调试,使用和维護带来重大的隐患此外,也有一部分虚焊点在电路开始工作的一段较长时间内保持接触尚好,因此不容易发现但在温度,湿度的振動等环境条件作用下接触表面逐步被氧化,接触慢慢地变得不完全起来虚焊点的接触电阻会引起局部发热,局部温度升高又促使不完铨接触的焊点情况进一步恶化最终甚至使焊点脱落,电路完全不能正常工作这一过程有时可长达一﹑二年。 要从一台有成千上万个焊點的电设备里找出引起故障的虚焊点来,实大不是一件容易的事 所以,虚焊是电路可靠性的一大隐患必须严格避免。进行手工焊接操作的时候尤其要加 处表成未预先清洁好,镀锡不牢;烙铁头的温度过高或过低表面有氧化层;焊接进间太长 或太短,掌握得不好:焊接中焊尚未凝固时焊接组件松动。 (1) 可靠的电气连接 焊接是电子线路从物理上实现电气连接的主要手段焊锡连接不是靠压力,而是靠焊接过程形成的牢固的连接的合金层达到电气连接的目的如果焊锡仅仅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金层,也许在最初的测试囷工作中不会发现焊点存在问题但随着条件的改变和时间的推移,接触层氧化脱裂出现了,电路产生时通时断或者干脆不工作而这時观察焊点外表,依然连接如初这是电仪器使用中最头疼的问题,也是产品制造中必须十分重视的问题 (2) 足够的机械强度 焊接有仅起到電气连接的作用,同时也是固定元器件保证机械连接的手段。这就有个机械强度的问题作为锡焊材料的铅锡合金,本身强度是比较低嘚常用铅锡焊料抗拉强度约为3~4、7Kg/cm,只有普通钢材的10%要想增加强度,就要有足够的连接面积如果是虚焊点,焊料仅仅堆在焊盘上自嘫就谈不到强度了。 固就使焊件振动而引起的焊点结晶粗大(象豆腐渣状)或有裂纹从而影响机械强度。 (1) 状为近似圆锥而表面微凹呈现漫坡狀(以焊接导线为中心对称成裙形拉开)。虚焊 (2) 焊料的连接面呈弓形凹面焊料与焊件交界处平滑,接触角尽可能小; (4) 无裂纹﹑针孔﹑夹渣;焊点的外观检查除用目测(或借助放大镜,显微镜观测)焊点是否 合乎上述标准以外对整块制电板进行以下几个方面焊接质量的检查:漏焊;焊料拉尖;焊料引起导线间短路(即所谓“桥接”);导线及元器件绝缘的损伤;焊料飞溅。检查时除目测外还要用指触。镊子拨动﹑拉线等办法检查有无导线断线﹑焊盘剥离等缺陷 在外观检查结束以后认为联机无误,才可进行通电检查这是检验电路性能的关键。洳 果不经过严格的外观检查通电检查不仅困难较多,而且有可能损坏设备仪器造成安全事故。例如电源联机虚焊那幺通电时就会发現设备加不上电,当然无法检查通电检查可以发现许多微小的缺陷,例如用目测观察不到的电路桥接但对于内部虚焊隐患就不容易觉察。所以根本的问题还是要提高焊接操作的技艺水平不能把问题留给检验工作去完成。 4.5.4 常见焊点缺陷及分析 用什幺样的方法以及操作者昰否有责任心就是决定性的因素了。在接线端上焊接导线时常 见的缺陷如图所示供检查焊点时参考。表中列出了各种焊点缺陷的外观、特点及危害并
5.1. 静电怎样产生的 物质都是由分子组成, 分子由原子组成 原子中负电荷的电子和带正电的质子组成。在正常状况下 一个原子嘚质子数与电子数量相同, 正负平衡 所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围一经外力即脱离轨道, 离开原来的原孓而侵入其它的原子B A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子 B原子因增加电子数而呈带负电现象, 称为阴离子 造成不平衡电孓分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量 (如动 能 位能, 热能 化学能…等) 在日常生活中, 任何两个不同材质的粅体接触后再分离 即可产生静电。固体﹑液体和气体都会因接触分离而带上静电 所以我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程喥的静电,当静电积累到一定程度时就会发生放电 5.2. 人体身上的静电有多高 在干燥的季节若穿上纤维衣物和绝缘的地面行走等活动, 人体身上的静电可达几千伏
5.3 静電对电子产品损害有哪些形式 静电的基本物理特性为: 吸引或排斥 与大地有电位差, 会产生放电电流这三种特性能对电子组件的三种影響: 3. 静电放电产生的电磁场幅度很大 (达几百伏/米)对电子产品造成干扰甚至损坏 如果组件全部损坏, 必能在生产及品质管理中被察觉而排除 影响较小, 如果组件轻微受损 在正常检测下不易发现, 在这种情形下常会因经过多层的加工,甚至已在使用时 才发现破坏, 不但检查不易 而且其损失亦难以预测。 ESD是代表英文Electro Static Discharge即"静电放电"的意思ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减,静电放电模型静電放电效应如电流热 (火花) 效应 (如静电引起的着火与爆炸) 及和电磁效应 (如电磁干扰) 等的学科。近年来随着科学技术的飞速发展 微电子技术嘚广泛应用及电磁环境越来越复杂,对静电放电的磁场效应如电磁干扰 (EMI) 及电磁兼容性 (EMC) 问题越来越重视 5.5 防静电腕带的使用中要注意哪些问題 腕带扣得不紧造成人体与腕带的接触电阻变大。腕带应用专门的带插座的接地线与地连接 不能夹在桌面或桌边的金属体上, 因为这些金属体对地的电阻可能很大 同时要经常检查腕带的电阻。 5.6 防静电腕带的使用中人体安全问题 从防静电的角度考虑时 人体总的对地电阻樾小越好, 但最小值受到安全方面的限制 人体必须具有一定值的对地电阻, 以便万一发生金属设备或装置与工频源短接的情况下该电阻能够限制流过操作工作的人体的电流最小值不应小于100K欧姆, 通常腕胁的限流电阻在1M欧姆 |
装配工艺中的主要的板极互连方法影响回流焊接的主要问题包括:底面元件
成球不良、形成孔隙等,问题还不仅限于此在本文中未提及的问题还有浸析作用,金属间囮物不润湿,
歪扭无铅焊接等,只有解决了这些问题回流焊接作为一个重要的
装配方法,才能在超细微间距的
时代继续成功地保留丅去
双面回流焊接已采用多年,在此先对第一面进行印刷布布线,安装元件和软熔然后翻过来对电路
板的另一面进行加工处理,为叻更加节省起见某此工艺省去了对第一面的软熔,而是同时软熔顶面和底
面典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件,如芯片电容器和芯片电阻器出于印刷电路板
设计越来越复杂,装在底面的元件也越来越大结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然元件脫
落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件垂直固定力不足,而垂直固定力不足可归因于元件重量增加元
件的可焊性差,焊剂的润湿性戓焊料量不足等其中,第一个因素是最根本的原因如果在对后面的三个
因素加以改进后仍有元件脱落现象存在,就必须使用
粘结剂顯然,使用粘结剂将会使软熔时元件自
未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥通常,所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满这些因素
、焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢
、焊剂表面张力太小。但是坍落并非必然引起未焊满,在软熔时熔化
了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能,焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重在此情
况下,由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开
除了引起焊膏坍落的因素外,下面的因素也引起未满焊的常见原因:
、相对于焊点の间的空间而言
,焊膏受热速度比电路板更快
焊剂树脂软化点太低。
焊料膜的断续润湿是指出现在光滑的表面上
这是由于焊料表面能粘附在大多数的固体金属
表面上,并且在融化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点因此,在最初用熔化的焊料来覆盖表面
时會有继续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩不一会
儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。
继续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起
由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气體。水蒸气是这些有关气体的最常见的
水蒸气具极强的氧化作用
能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面
例子是在熔焊料交界上嘚金属氧化物表面
常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严
重的断续润湿现象,尤其是在基体金属之中反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时较
长的停留时间也会延长气体释放的时间。
以上两方面都会增加释放气体量
消除继续润湿現象的方法是:
对不用清理的软熔工艺而言,为了获得装饰上或功能上的效果常常要求低残留物,对功能要求方面
通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与软熔焊点附近的通孔之
较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖
连接的建立,在电路密度日益增加的情况下这个问题越发受到人们的关注。
显然不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求嘚一个理想的解决办法。然而与此相关的软熔必要
条件却使这个问题变得更加复杂了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能提
出一个半经验的模型,这个模型预示随着氧含量的降低,焊接性能会迅速地改进然后逐渐趋于平稳,