SMT不良缺陷

空洞是指分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。

形成这种缺陷的原因比较多。

一般有以下几种。

1.焊膏中金属粉末的含氧量高、或使用回收焊膏、工艺环境卫生差、混入杂质。

应对措施：控制焊膏质量，制订焊膏使用条例。

2.焊膏受潮，吸收了空气中的水汽。

应对措施：焊膏回温时，达到室温后才能打开焊膏的容器盖，控制环境温度20-26℃相对湿40-70％。

3.元器件焊端、引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染，或印制板受潮。

应对措施：元器件先到先用，不要存放在潮湿环境中，不要超过规定的使用日期。

4.升温区的升温速率过快，焊膏中的溶剂、气体蒸发不完全，进入焊接区产生气泡、针孔。

应对措施：16 0℃前的升温速度控制在1—2℃／s，确保溶剂在焊膏熔化成型前挥发干净。

以上1.2.3.都会引起焊锡熔融时焊盘、焊端局部不润湿，未润湿处的助焊剂排气、以及氧化物排气时产生空洞。

表面贴装焊接的不良原因和防止对策一、润湿不良润湿不良是指焊接过程中焊料和基板焊区，经浸润后不生成金属间的反应，而造成漏焊或少焊故障。

其原因大多是焊区表面受到污染，或沾上阻焊剂，或是被接合物表面生成金属化合物层而引起的，例如银的表面有硫化物，锡的表面有氧化物等都会产生润湿不良。

另外，焊料中残留的铝、锌、镉等超过0.005%时，由焊剂吸湿作用使活性程度降低，也可发生润湿不良。

波峰焊接中，如有气体存在于基板表面，也易发生这一故障。

因此除了要执行合适的焊接工艺外，对基板表面和元件表面要做好防污措施，选择合适的焊料，并设定合理的焊接温度与时间。

二、桥联桥联的发生原因，大多是焊料过量或焊料印刷后严重塌边，或是基板焊区尺寸超差，SMD贴装偏移等引起的，在SOP、QFP电路趋向微细化阶段，桥联会造成电气短路，影响产品使用。

作为改正措施：1、要防止焊膏印刷时塌边不良。

2、基板焊区的尺寸设定要符合设计要求。

3、SMD的贴装位置要在规定的范围内。

4、基板布线间隙，阻焊剂的涂敷精度，都必须符合规定要求。

5、制订合适的焊接工艺参数，防止焊机传送带的机械性振动。

三、裂纹焊接PCB在刚脱离焊区时，由于焊料和被接合件的热膨胀差异，在急冷或急热作用下，因凝固应力或收缩应力的影响，会使SMD基本产生微裂，焊接后的PCB，在冲切、运输过程中，也必须减少对SMD的冲击应力。

弯曲应力。

表面贴装产品在设计时，就应考虑到缩小热膨胀的差距，正确设定加热等条件和冷却条件。

选用延展性良好的焊料。

四、焊料球焊料球的产生多发生在焊接过程中的加热急速而使焊料飞散所致，另外与焊料的印刷错位，塌边。

污染等也有关系。

防止对策:1．避免焊接加热中的过急不良，按设定的升温工艺进行焊接。

2．对焊料的印刷塌边，错位等不良品要删除。

3．焊膏的使用要符合要求，无吸湿不良。

4．按照焊接类型实施相应的预热工艺。

五、吊桥（曼哈顿）吊桥不良是指元器件的一端离开焊区而向上方斜立或直立，产生的原因是加热速度过快，加热方向不均衡，焊膏的选择问题，焊接前的预热，以及焊区尺寸，SMD本身形状，润湿性有关。

防止对策:1．SMD的保管要符合要求2．基板焊区长度的尺寸要适当制定。

3．减少焊料熔融时对SMD端部产生的表面张力。

4．焊料的印刷厚度尺寸要设定正确。

5．采取合理的预热方式，实现焊接时的均匀加热。

表面贴片技术指南第一步为制造着想的产品设计（DFM, Design for Manufacture)虽然对DFM有各种的定义，但有一个基本点是为大家所认同的，那就是在新产品开发的构思阶段，DFM就必须有具体表现，以求在产品制造的阶段，以最短的周期、最低的成本，达到尽可能高的产量。

第二步工艺流程的控制随着作为销售市场上具有战略地位的英特网和电子商务的迅猛发展，OEM面临一个日趋激烈的竞争形势，产品开发和到位市场的时机正在戏剧性的缩短，边际利润的压力事实上已有增加。

同时合约加工商(CM)发现客户要求在增加：生产必须具有资格并持有执照，产品上的电子元件必需有效用和有可追溯性。

这样，文件的存档已成为必不可少的了。

第三步焊接材料理解锡膏及其如何工作，将对SMT过程的相互作用有更好的了解。

适当的评估技术用来保证与锡膏相联系的生产线的最佳表现。

第四步丝印在表面贴片装配的回流焊接中，锡膏是元件引脚或端点和电路板上焊盘之间的连接介质。

除了锡膏本身之外，丝印之中有各种因素，包括丝印机，丝印方法和丝印过程的各个参数。

其中丝印过程是重点。

第五步黏合剂/环氧胶及滴胶必须明确规定黏合剂的稠密度、良好的胶点轮廓、良好的湿态和固化强度、胶点大小。

使用CAD或其它方法来告诉自动设备在什么地方滴胶点。

滴胶设备必需有适当的精度、速度和可重复性，以达到应用成本的平衡。

一些典型的滴胶问题必须在工艺设计时预计到。

第六步贴放元件今天的表面贴片设备不仅要能够准确贴放各种元件，而且要能够处理日益变小的元件包装。

设备必须保持其机动性，来适应可能变成电子包装主流的新元件。

设备使用者-OEM和CM-正面临激动人心的时刻，成功的关键在于贴片设备供应商满足顾客要求和在最短的时间内提交产品的能力。

第七步焊接批量回流焊接，过程参数控制，回流温度曲线的效果，氮气保护回流，温度测量和回流温度曲线优化。

第八步清洗清洗时常被描述成“非增值”过程，但这样现实吗？或者是太过简化，以致于阻碍了对复杂事物的仔细思考。

没有可靠的产品和最低的成本，一个公司在今天的环球经济中无以生存。

因此制造过程中的每一步都必须经过仔细检查以确保其有助于整个成功。

第九步测试/检查选择测试和检查的策略是基于板的复杂性，包括许多方面：表面贴片或通孔插件，单面或双面，元件数量（包括密脚），焊点，电气与外观特性，这里，重点集中在元件与焊点数量。

第十步返工与修理不把返工看作“必须的不幸”，开明的管理者明白，正确的工具和改进的技术员培训的结合，可使返工成为整个装配工序中一个高效和有经济效益的步骤。

减少溅锡线性温升曲线，没有保温平台区，对任何焊锡和助焊剂材料都造成一些溅锡图三、有一个高温保温区的温度曲线，溶剂的消失提高余下的助焊剂粘性，因此减少溅锡所有温度曲线研究的结果在图四和表六中总结。

光板上测得的飞溅程度，在已贴装元件的生产板上大大减少。

估计表明，光板上少于10-20个飞溅锡球，将在贴装元件板上不产生飞溅。

因此，助焊剂类型D，E和F(表五)都提供了可行的溅锡解决方案。

D型助焊剂载体有其它有点，工艺范围大和可以空气回流。

三种材料的特点都是熔湿速度慢，但溶剂种类不同，这显示所有溶剂都可以有效烘干，熔湿速度才是助焊剂飞溅的关键因素。

每一种材料在内存模块六合一板上的飞溅结果。

Series1: 平坦、滞色的助焊剂小滴数量Series2: 有形、光泽的助焊剂小滴数量助焊剂A: Kester244; B: 92; C: 92J; D: 51SC; E: 73D; F: 75检查与清洁如果在清洁的连接器内产生溅锡，那么检查和清洁是对溅锡的昂贵和费时的改正行动。

当然，通过锡膏残留中配方的变化，检查可以通过染色和荧光化学品来简化。

清洁也可以用适当的残留构思来改进。

不幸的是，和预防措施一样，成本和时间使得检查和清洁是人们所不希望的。

结论锡膏结合正确的温度曲线，可以达到实际消除焊锡和助焊剂的飞溅。

相对易挥发溶剂含量高和熔湿速度慢的锡膏可达到最好的效果。

遮盖连接器手指和检查与清洁可提供临时的解决办法，但没有找到溅锡的根本原因。

溶剂排气模拟测试描述材料结果助焊剂载体(无粉末)印于铜箔试样，放于设定为190° C、200° C和220° C的热板上助焊剂载体B助焊剂载体D在试样上没有明显的助焊剂飞溅，第二次结果相似将锡膏印于铜箔试样，放于设定为190° C、200° C和220° C的热板上回流锡膏B：90%金属含量，Sn63/Pb37，-325/+500锡膏D：92%金属含量，Sn63/Pb37，-325/+500两种金属含量都可以看到助焊剂飞溅，金属含量较高的产生飞溅可能较少，但很难说。

第二次结果相似助焊剂A：Kester244，助焊剂B：92，助焊剂C：92J，助焊剂D：51SC，助焊剂E：73D，助焊剂F：75 表二、从金属焊接中的助焊剂飞溅模拟试验测试描述材料结果锡膏(有粉末)印于铜箔试样，放于设定为190° C、200° C和220° C的热板上锡膏B，90%，Sn63/Pb37，-325/+500锡膏D，90%，Sn63/Pb37，-325/+500在所有温度设定上，锡膏B明显比锡膏D湿润较快，结合更积极，结果助焊剂飞溅较多也看到锡膏D在所有温度上的助焊剂飞溅，但比锡膏程度要小温度越高，飞溅越厉害保温区(干燥)模拟--锡膏印于铜箔试样，在设定不同的温度热板上预热不同的时间，保温范围150° C~17 0° C，时间1~4分钟。

试样然后转到第二块热板上，以220° C回流，并观察助焊剂飞溅。

锡膏B，90%，Sn63/Pb37，-325/+500在较高温度下保温超过2分钟，减少或消除了助焊剂飞溅Sn62的锡膏和Sn63的锡膏比较，看是否Sn62较慢的结合速度会减少飞溅锡膏B：90%金属含量，Sn63/Pb37，-325/+500锡膏B：90%，Sn62/Pb36/Ag2，-325/+500Sn62和Sn63都观察到助焊剂飞溅，飞溅数量的差别肉眼观察不出，观察到Sn62的结合速度较慢助焊剂A：Kester244，助焊剂B：92，助焊剂C：92J，助焊剂D：51SC，助焊剂E：73D，助焊剂F：75可以推断，如果助焊剂沸腾引起飞溅，那么当助焊剂单独加热时应该看到。

可是，由于飞溅是在焊锡结合时观察到的，这里应该可找到其作用原理。

测试说明溶剂排气理论不能解释助焊剂飞溅。

结合理论：当焊锡熔化和结合时熔化材料的表面张力―一个很大的力量―在被夹住的助焊剂上施加压力，当足够大时，猛烈地排出。

这一理论得到了对BGA装配内焊锡空洞的研究的支持，其中描述了表面张力和助焊剂排气之间的联系(助焊剂排气率模型)。

因此，有力的喷出是助焊剂飞溅最可能的原因。

接下来的实验室助焊剂飞溅模拟说明了结合的影响，甚至当锡膏在回流前已烘干。

尽管如此，完全的烘干大大地减少了飞溅(表三)。

表三、来自金属结合的助焊剂飞溅模拟―烘干研究温度一分钟二分钟三分钟四分钟 150oC观察到飞溅 1-2飞溅无飞溅飞溅 160oC 1-2飞溅无飞溅飞溅无飞溅170oC 无飞溅无飞溅无飞溅无飞溅用锡膏B 90% Sn63/Pb37 合金作试验熔湿速度因为结合模型看来会成功，所以调查了各种材料的熔湿速度。

熔湿速度受合金类型、温度、助焊剂载体和回流环境的影响。

如图一所说明，温度对熔湿速度有戏剧性的影响，温度越高，速度越快。