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淺談SMT不良率的原因及措施

作者:博維科技 時(shí)間:2022-12-31 13:52
錫膏印刷不良判定與相關(guān)原因分析:
錫膏印刷不均勻,錫膏量一多一少,會(huì )引起曼哈頓(立碑)現象。錫膏印刷太少或貼片偏位,易導致虛焊不良。錫膏量過(guò)多,使錫膏形狀崩塌,超出焊盤(pán)的錫膏在融化的過(guò)程中形成錫珠,易造成短路現象。元件表面或焊盤(pán)表面氧化,降低了可焊性,使得焊錫和元件及焊盤(pán)浸潤不良而形成虛焊,應避免使用元件表面或線(xiàn)路板焊盤(pán)氧化的部品,以保持良好的可焊性。
錫膏印刷應均勻,錫膏應與焊盤(pán)尺寸、形狀相等,并與焊盤(pán)對齊,錫膏的最少用量應覆蓋住焊盤(pán)的75%以上的面積,過(guò)量的錫膏最大覆蓋區域須小于1.2倍的焊盤(pán)面積,禁止與相鄰焊盤(pán)接觸。以下為印刷的相關(guān)不良判定標準與影響印刷不良的相關(guān)因素分析:
錫膏印刷不良的問(wèn)題現象:
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2. 影響錫膏印刷不良的原因分析


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印刷錫膏在整個(gè)生產(chǎn)中引起的質(zhì)量問(wèn)題占的比重較大,印刷質(zhì)量與模板的狀況、錫膏設備的刮刀、操作與清洗有
很大關(guān)系,解決這類(lèi)問(wèn)題要注意各方面的技術(shù)要求,一般來(lái)說(shuō)要想印出高質(zhì)量的錫膏印刷,必須要有:
1)良好適宜的錫膏。
2)良好合理的模板。
3)良好的設備與刮刀。
4)良好的清洗方法與適當的清洗頻次。
3. 錫膏印刷不良相關(guān)原因分析與處理方法:
3.1、坍塌
印刷后,錫膏往焊盤(pán)兩邊塌陷。產(chǎn)生的原因可能是:
1) 刮刀壓力太大。
2) 印刷板定位不穩定。
3) 錫膏粘度或金屬含量過(guò)低。
防止或解決辦法:
調整刮刀壓力;重新固定印刷板;選擇合適粘度的錫膏。
3.2、錫膏厚度超下限或偏下限
產(chǎn)生的可能原因是:
1) 模板厚度不符合要求(太?。?。
2) 刮刀壓力過(guò)大。
3) 錫膏流動(dòng)性太差。
防止或解決辦法:
選擇厚度合適的模板;選擇顆粒度和粘度合適的錫膏;調整刮刀壓力。
3.3、厚度不一致
印刷后,焊盤(pán)上錫膏厚度不一致,產(chǎn)生的原因可能是:
1) 模板與印刷板不平行。
2) 錫膏攪拌不均勻,使得粘度不一致。
防止或解決辦法:
調整模板與印刷板的相對位置,印刷前充分攪拌錫膏。
3.4、邊緣和表面有毛刺
產(chǎn)生可能原因是錫膏粘度偏低,模板網(wǎng)孔孔壁粗糙或孔壁粘有錫膏。
防止或解決辦法:
鋼網(wǎng)投產(chǎn)前確認檢查網(wǎng)孔的開(kāi)孔質(zhì)量,印刷過(guò)程中要注意清洗網(wǎng)板。
3.5、印刷均勻
印刷不完全是指焊盤(pán)上部分地方?jīng)]印上錫膏。產(chǎn)生的可能原因是:
1) 網(wǎng)孔孔堵塞或部分錫膏粘在模板底部。
2) 錫膏粘度太小。
1) 錫膏中有較大尺寸的金屬粉末顆粒。
2) 刮刀磨損。
防止或解決辦法:清洗網(wǎng)孔和模板底部,選擇粘度合適的錫膏,并使得錫膏印刷能有效地覆蓋整個(gè)印刷區域,選擇金屬粉末顆粒尺寸與窗孔尺寸相對應的錫膏。
3.6、拉尖
拉尖是指漏印后焊盤(pán)上的錫膏呈小山峰狀,產(chǎn)生的可能原因是:
印刷間隙或錫膏粘度太大,或鋼網(wǎng)與線(xiàn)路板脫模(即分離)速度過(guò)快。
防止或解決辦法:將印刷間隙調整為零間距或選擇合適粘度的錫膏,減小脫模速度。
3.7、偏位
偏位是指印刷后的錫膏偏離焊盤(pán)1/4及以上的距離,產(chǎn)生的可能原因是:
1) 線(xiàn)路板定位不良(線(xiàn)路板偏位或定位不牢),印刷時(shí)產(chǎn)生偏位;
2)印刷時(shí),線(xiàn)路板定位不平整,線(xiàn)路板與鋼網(wǎng)之間有間隙;
3)鋼網(wǎng)與線(xiàn)路板未對中(半自動(dòng)印刷機);
4)印刷時(shí),線(xiàn)路板與鋼網(wǎng)間存在一定角度的夾角;
5)鋼網(wǎng)變形;
6)鋼網(wǎng)開(kāi)孔與線(xiàn)路板存在不同方向的偏移;
防止或解決辦法:
檢查線(xiàn)路板定位治具是否良好,有無(wú)松動(dòng)或移位,定位PIN與線(xiàn)路板是否匹配;確認鋼網(wǎng)與線(xiàn)路板是否完全對中,線(xiàn)路板與鋼網(wǎng)間是否存在夾角的情況,并進(jìn)行相應的調整;檢查鋼網(wǎng)是否變形,鋼網(wǎng)開(kāi)孔是否與線(xiàn)路板焊盤(pán)存在不同方向的偏位現象,確認為鋼網(wǎng)不良,確認處理。
錫膏使用相關(guān)要求:
1) 較為理想的使用環(huán)境溫度為20~27℃,相對濕度為40%~60%RH。
2) 平時(shí)不使用時(shí)應密封保存在冰箱內(0~10℃)。
3) 使用時(shí)從冰箱中取出放置,須解凍3小時(shí)以上,使其達到室溫。使用前要充分攪拌。
元件貼裝不良相關(guān)原因分析與應對:
1、貼片機拋料原因分析與處理方法:
所謂拋料就是指貼片機在生產(chǎn)過(guò)種中,吸取元件之后未進(jìn)行貼裝,并將元件拋至拋料盒或其它地方,或者未吸取元件而執行以上的一個(gè)拋料動(dòng)作。拋料造成材料的損耗,延長(cháng)了生產(chǎn)時(shí)間,降抵了生產(chǎn)效率,提高了生產(chǎn)成本,為優(yōu)化生產(chǎn)效率,降低成本,必須解決拋料率高的問(wèn)題。以下為拋料主要原因及對策:
原因1:吸嘴問(wèn)題,吸嘴變形、堵塞或破損造成氣壓不足,漏氣,造成吸料不良,取料不正,識別不良而拋料。
對策:清潔或更換吸嘴;
原因2:識別系統問(wèn)題,視覺(jué)不良,視覺(jué)或雷射鏡頭有灰塵或雜物干擾識別,識別光源選擇不當和強度、灰度不夠,還有可能識別系統本身已壞。
對策:清潔擦拭識別系統表面(反光鏡片),保證反光鏡片干凈無(wú)雜物沾污等,調整光源強度、灰度,如故障仍未解決,檢查并確認(影像)識別系統硬件;
原因3:取料位置不良,吸嘴在吸取元件時(shí)不在元件的中心位置,取料高度不正確(一般以碰到零件后下壓0.05mm為準)而造成取料有偏移,識別時(shí)超出規定的允許誤差而拋料。
對策:使用相機檢查并確認取料位置,必要時(shí)調整取料位置;
原因4:真空問(wèn)題,氣壓不足,真空氣管通道不順暢,有導物堵塞真空通道,或真空有泄漏造成氣壓不足,在對元件吸取時(shí)因吸取力度不夠,元件未被吸上或元件被吸取后在貼裝前途中掉落。
對策:檢查貼裝頭各吸嘴對應的電磁閥真空值是否正常,清潔氣路管道;
原因5:程序問(wèn)題,所運行的貼裝程序中元件參數設置不當,與來(lái)料實(shí)物尺寸,亮度等參數不符造成識別不良而拋料。
對策:修改元件參數,搜尋元件最佳參數設定;
原因6:來(lái)料的問(wèn)題,來(lái)料不規則,元件引腳氧化等不合格產(chǎn)品。
對策:聯(lián)絡(luò )IQC,并將元件不良情況反饋至供應商進(jìn)行改善;
原因7:供料器問(wèn)題,供料器位置變形,供料器進(jìn)料不良(供料器棘齒輪損壞,料帶孔未卡在供料器的棘齒輪上,供料器下方有異物,彈簧老化,或電氣不良),造成取料位置不當或取料不良而拋料,或供料器損壞。
對策:供料器調整,清掃供料器平臺,更換已壞部件或供料器;
當出現拋料不良并到現場(chǎng)進(jìn)行處理時(shí),技術(shù)人員應先詢(xún)問(wèn)設備操作員了解相關(guān)情況后,再根據觀(guān)察分析直接找到問(wèn)題所在,這樣更能有效的找出問(wèn)題,加以解決,同時(shí)提高生產(chǎn)效率,不占用過(guò)多的機器生產(chǎn)時(shí)間。
<三> 回流焊接不良相關(guān)原因分析與應對:
錫珠產(chǎn)生原因分析
一般來(lái)說(shuō),錫珠的產(chǎn)生原因是多方面,綜合的。錫膏的印刷厚度、錫膏的組成及氧化度、模板的制作及開(kāi)口、錫膏是否吸收了水分、元件貼裝壓力、元器件及焊盤(pán)的可焊性、再流焊溫度的設置、外界環(huán)境的影響都可能是焊錫珠產(chǎn)生的原因。錫珠的直徑大致在0.2mm~0.4mm 之間,也有超過(guò)此范圍的,主要集中在片式阻容元件的周?chē)?。焊錫珠的存在,不僅影響了電子產(chǎn)品的外觀(guān),也對產(chǎn)品的質(zhì)量埋下了隱患。原因是現代化印制板元件密度高,間距小,焊錫珠在使用時(shí)可能脫落,從而造成元件短路,影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量。
1、錫膏的金屬含量。錫膏中金屬含量其質(zhì)量比約為88%~92%,體積比約為50%。當金屬含量增加時(shí),錫膏的黏度增加,就能有效地抵抗預熱過(guò)程中汽化產(chǎn)生的力。另外,金屬含量的增加,使金屬粉末排列緊密,使其在熔化時(shí)更容結合而不被吹散。此外,金屬含量的增加也可能減小錫膏印刷后的“塌落”,因此,不易產(chǎn)生焊錫珠。
2、錫膏的金屬氧化度。在錫膏中,金屬氧化度越高在焊接時(shí)金屬粉末結合阻力越大,錫膏與焊盤(pán)及元件之間就越不浸潤,從而導致可焊性降低。實(shí)驗表明:焊錫珠的發(fā)生率與金屬粉末的氧化度成正比。一般的,錫膏中的焊料氧化度應控制在0.05%以下,最大極限為0.15%。
3、錫膏中金屬粉末的粒度。錫膏中粉末的粒度越小,錫膏的總體表面積就越大,從而導致較細粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現象加劇。我們的實(shí)驗表明:選用較細顆粒度的錫膏時(shí),更容易產(chǎn)生焊錫粉。
4、錫膏在印制板上的印刷厚度。錫膏印刷后的厚度是印刷的一個(gè)重要參數,通常在120~200um之間。錫膏過(guò)厚會(huì )造成錫膏的“塌落”,促進(jìn)焊錫珠的產(chǎn)生。
5、錫膏中助焊劑的量及焊劑的活性。焊劑量太多,會(huì )造成錫膏的局部塌落,從而使焊錫珠容易產(chǎn)生。另外,焊劑的活性小時(shí),焊劑的去氧化能力弱,從而也容易產(chǎn)生錫珠。免清洗錫膏的活性較松香型和水溶型錫膏要低,因此就更有可能產(chǎn)生焊錫珠。
6、此外,錫膏在使用前,須進(jìn)行3小時(shí)以上的解凍,否則,錫膏容易吸收水分,在回流焊接時(shí)焊錫飛濺而產(chǎn)生錫珠。
7、鋼網(wǎng)開(kāi)孔
合適的模板開(kāi)孔形狀及尺寸也會(huì )減少焊錫球的產(chǎn)生。
8.印制不良線(xiàn)路板的清洗
對印制不良線(xiàn)路板進(jìn)行清洗時(shí),若未清洗干凈,印制板表面和過(guò)孔內就會(huì )殘余的部分錫膏,焊接時(shí)就會(huì )形成錫珠。因此須加強操作員在生產(chǎn)過(guò)程中的責任心,與線(xiàn)路板的清洗方法,嚴格按照工藝要求進(jìn)行生產(chǎn),加強工藝過(guò)程的質(zhì)量控制。
9、元件貼裝壓力及元器件的可焊性。
如果元件在貼裝時(shí)壓力過(guò)大,錫膏就容易被擠壓到元件下面的阻焊層上,在再流焊時(shí)焊錫熔化跑到元件的周?chē)纬珊稿a珠。
解決方法:
減小貼裝時(shí)的壓力,并采用上面推薦使用的模板開(kāi)口形式,避免錫膏被擠壓到焊盤(pán)外邊去。另外,元件和焊盤(pán)焊性也有直接影響,如果元件和焊盤(pán)的氧化度嚴重,也會(huì )造成焊錫珠的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)熱風(fēng)整平的焊盤(pán)在錫膏印刷后,改變了焊錫與焊劑的比例,使焊劑的比例降低,焊盤(pán)越小,比例失調越嚴重,這也是產(chǎn)生焊錫珠的一個(gè)原因。
綜上可見(jiàn),焊錫珠的產(chǎn)生是一個(gè)極復雜的過(guò)程,我們在調整參數時(shí)應綜合考慮,在生產(chǎn)中摸索經(jīng)驗,達到對焊錫珠的最佳控制。
無(wú)鉛系列溫度曲線(xiàn)基準:
根據現有焊接設備,結合現在使用焊膏的規格參數,結合產(chǎn)品實(shí)際的生產(chǎn)焊接情況制定出較為理想的溫度曲線(xiàn)圖(無(wú)鉛系列):
圖片9.png 
1、熱風(fēng)回流焊接時(shí)間與溫度的關(guān)系
第一階段為升溫階段,在這一階段印制板從室溫上升到150℃,持續時(shí)間為75秒左右,主要目的是使焊膏中的溶劑揮發(fā),升溫速度不可太快,一般控制在4℃/S以?xún)取?br /> 第二階段為預熱保溫階段,其目的是除去過(guò)剩的溶劑及水分,以防止印制板因急劇升溫帶來(lái)的熱應力,促使助焊劑和化。預熱溫度控制在150-200℃,預熱時(shí)間控制在60~180秒范圍內。錫膏開(kāi)始熔化,潤濕焊點(diǎn)部位。在該階段需注意:既要使印制板和元器件充分預熱,減少熱沖擊,又要避免過(guò)熱,使助焊劑提前失效,造成板材、元器件損壞。
第三階段為焊接階段,220℃以上保持時(shí)間控制在25-50秒之間,時(shí)間不宜太長(cháng),焊接溫度最高240℃以?xún)取?br /> 第四階段為冷卻階段,宜采用強風(fēng)冷卻,便于形成細密組織。
最后補充說(shuō)的幾句話(huà):
1、出了問(wèn)題,研發(fā)人員不能直接把問(wèn)題丟給生產(chǎn),硬件工程師應該具備量產(chǎn)的生產(chǎn)知識,并能夠指導或者協(xié)助生產(chǎn)人員定位和解決問(wèn)題,優(yōu)化流程。硬件工程師的本質(zhì)是對硬件產(chǎn)品的全部生命流程負責。不是就把原理圖畫(huà)好,PCB拉線(xiàn)拉好就結束了。
2、優(yōu)化鋼網(wǎng)的工作,不只是鋼網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)節的問(wèn)題。PCB封裝設計時(shí),就需要充分考慮清楚,鋼網(wǎng)開(kāi)孔的大小。特別是BGA的鋼網(wǎng)開(kāi)孔尺寸非常影響良率。
3、SMT的問(wèn)題,往往是來(lái)料和PCB的問(wèn)題,不能只是盯著(zhù)SMT這個(gè)環(huán)節。需要考慮采購、庫存保管、PCB設計加工等等環(huán)節可能引入的風(fēng)險。

 

 
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