无铅锡膏印刷缺陷的3D-SPI分析

无铅喷锡在SMT上锡不良的几种分析思路1、无铅喷锡的历史演变：热风整平作为一种PCB焊锡面的表面处理方式在PCB行业已广泛应用了数十年，然而自WEEE（Waste from Electrical and Electronic Equipment)和ROHS（Restriction of Use of Hazardous Substances)的先后出台，所有电子产品无铅化的转变让所有人意识到有铅制程的气数已尽。

国内也于2007年6月份开始了无铅化的进程推进,无铅的表面处理方式也随之发展。

于是出现了多种无铅表面处理方式:(1）化学浸镍金（ENIG：Electroless Nickel and Immersion Gold）。

(2）化学浸锡(I—Tin:Immersion Tin)。

(3)化学浸银(I．Ag：Immersion Sliver）。

(4)有机保护膜（OSP：Organic Solderability Preservatives）。

（5）无铅焊料热风整平(HASL：Tot Air Solder Levelling）。

本文重点介绍此种表面处理方法在SMT 生产过程中上锡不良的几种因素及处理对策。

2、无铅喷锡的工艺方法：要解决无铅喷锡在SMT生产时出现上锡不良,首先得对无铅喷锡工艺有个详细的了解。

下面介绍的为无铅喷锡工艺方法。

无喷锡分为垂直喷锡和水平喷锡两种，其主要作用为：A、防治裸铜面氧化；B、保持焊锡性.喷锡的工艺流程为：前清洗处理→预热→助焊剂涂覆→垂直喷锡→热风刀刮锡→冷却→后清洗处理A．前清洗处理：主要是微蚀铜面清洗,微蚀深度一般在0.75—1。

0微米，同时将附着的有机污染物除去,使铜面真正的清洁，和融锡有效接触，而迅速的生成IMC;微蚀的均匀会使铜面有良好的焊锡性；水洗后热风快速吹干；B．预热及助焊剂涂敷预热带一般是上下约1.2米长或4英尺长的红外加热管，板子传输速度取决于板子的大小，厚度和其复杂性；‘60mil(1。

无铅焊接缺陷的分类及成因第一篇：无铅焊接缺陷的分类及成因无铅焊接缺陷的分类及成因转到使用无铅焊接，对大部分电路板组装影响甚小。

大部分无铅应用实施会带来除物料及物流以外少许的变化，因为多数应用中，在找到最优化的工艺设定后，无铅焊接能达到变化前一样或更好的质量。

但是在变化多样的电子装配中也有例外，对某些装配有利的方面则会对另一些带来不利。

不同的熔点，另外的金属间化合物，不匹配的膨胀率以及其他物理特性等会使新老问题加剧并很快显露出来。

外观问题还是缺陷？无铅焊接中首先注意到的是外观灰白并粗糙，非常不同于很久以来锡铅（尤其是Sn/Pb/Ag）焊点光滑亮泽的特点。

最近的IPC-A-610-D为质量工程师提供了定义缺陷及可接受的标准。

如典型的焊接问题：焊点裂纹，脱离焊盘，焊盘翘起，表面皱缩，空洞。

● 已知的焊接缺陷可以根据以下主题进行分类：● 线路板材料和高温●元器件的损坏，锡铅和无铅的混用● 助焊剂活性和高温● 无铅合金的特点● 焊锡污染● 过热及其他回流缺陷● 线路板材料和高温很多潜在的焊接缺陷源于过高的焊接温度。

基材之间以及基材和铜之间的分层，线路板变形是由于低质量线路板和高温效果共同造成的典型缺陷。

在对BGA芯片进行回流焊时，控制冷却速度非常重要。

冷却太快会形成好的焊点结构，但会加剧BGA载板和材料的变形。

为了减少BGA和线路板材料的变形，最好是使用可控制的慢速冷却。

高温所带来的另一方面的影响是会形成吹气孔。

PCB板在焊接过程中会散发气体，这些气体源于吸收的水分，电镀层包含的有机物，或者是层亚板中包含的有机物等等。

线路板无铅镀层的使用也产生了许多问题。

这些问题包括黑盘现象，多孔金层，有机焊料保护层（OSP）或化学银保护层的氧化，以及化学银镀层缺乏光泽。

元件问题与元件相关的缺陷分为两种：一.与元件镀层相关的缺陷。

首要是锡须问题，另外有铅污染以及含铋镀层会导致焊接中低熔点部分而产生缩孔，波峰焊接时的二次回流，增加焊盘脱离的风险；二.低质量原材料导致的缺陷。

SMT锡膏冷焊缺陷分析及研究发布时间：2023-03-23T07:39:53.561Z 来源：《中国科技信息》2023年第1期作者：覃铸廖声礼[导读] 表面贴装技术一般指SMT贴片。

SMT贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称,而锡膏是表面贴装技术中关键的辅料，而焊接过程经常出现的冷焊现象也跟锡膏相关。

覃铸廖声礼珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519000摘要：表面贴装技术一般指SMT贴片。

SMT贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称,而锡膏是表面贴装技术中关键的辅料，而焊接过程经常出现的冷焊现象也跟锡膏相关。

研究者通过对锡膏材料分析、应用参数（焊接回流曲线）的确认，同时结合锡膏在芯片引脚焊盘上焊接后的情况进行微观观察，以及不同表面处理PCB上焊接情况进行对比分析，旨在找出SMT焊接工艺出现“冷焊”现象的根本原因，并通过调整应用工艺条件，避免焊接缺陷，确保电子产品的可靠性。

关键词：SMT；锡膏；焊接；冷焊Analysis and Research of SMT Solder Cold Welding DefectsQIN Zhu LIAO ShengliGree Electric Appliances, Inc.of Zhuhai? ? Zhuhai Guangdong 519000Abstract：SMT (surface mount technology) is the most popular technology and process in the electronic assembly industry, and solder paste is the key auxiliary material in the surface mount technology, and the cold welding phenomenon often appears in the welding process is also related to solder paste. Through the analysis of solder paste material, confirmation of application parameters (solder reflow curve), microscopic observation of solder paste on chip pin pad and comparative analysis of solder paste on PCB with different surface treatment, the aim is to find out the root cause of "cold soldering" phenomenon in SMT welding process, and adjust the application process conditions, Avoid welding defects and ensure the reliability of electronic products.Keywords：SMT; solder paste; welding; cold welding1 引言锡膏成分比较复杂，主要由一定粒径的锡银铜合金粉末和助焊剂构成，而助焊剂主要是由活性剂和增粘剂等化学物质调配而成，能与合金粉末混合均匀，同时具备一定粘性，实现贴片器件沾附于指定的焊盘上。

摘要：电子产品印刷电路板表面贴片安装生产中，各种器件的逐渐走向微小化，不少生产线开始为检测出合格的焊接质量设计了不少“关卡”，如现在广为应用的三维检测法。

在电子器件组装过程中，焊膏印刷效果对焊接质量有极大的影响，本文将简单阐述焊膏印刷工艺当中的SMT技术以及焊膏印刷效果对焊接质量的影响，着重介绍焊膏印刷工艺中的三维检测方法。

0 引言焊板印刷技术被广泛应用在电路板的贴片工艺中，对焊膏印刷的检测来说，现阶段比较成熟的有AOI检测技术、SPI锡膏测厚技术。

焊膏印刷过程中，存在诸多因素，导致焊膏印刷效果参差不齐，其中涉及到焊膏的材料、印刷的工艺等，如何减轻、消除这些因素带来的影响，成为焊膏印刷技术提升的重点。

此外，在SPI锡膏测厚技术的加持下，能精确控制PCB板上焊膏的各项数值，提升焊膏引述的质量。

三维检测技术的发展，不仅从根本上提高了焊膏焊接产品的质量，把控产品的生产效率，更让焊膏印刷技术有了质的飞跃。

1 SMT技术SMT技术（Surface Mounted Technology）在当下电子原件装行工艺中是最为常见的工艺，简单来说就是电子器件表面贴装技术。

在贴片组装过程中，一般会将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD)安装在印制电路板(Printed Circuit Board)的表面或其它基板的表面上，再通过回流焊焊接组装，这就完成电子器件装行的第一步。

SMT技术相比传统的制作工艺，有很多独到的特点。

如组装密度高，这就很好的呼应了现在行业标准对电子器件的要求。

此外，电子器件体积小、占据空间小、质量小，这些特点，都是现在工艺所追求的标准。

SMT技术随着当下技术水平以及市场要求的变化，逐渐形成了了可靠性、生产效率高、产品性能强等特点，消除了以往抗振能力差、PCB焊点缺陷频率高等缺点，减少了生产过程中电磁和射频干扰。

技术水平的提高意味着产品拥有了更多的可能性。

但是SMT技术并非没有缺点，总的来说，具体有以下几点。

New TechnologyNew Development3D Solder Paste Inspection新技术引领新发展三维锡膏视觉检查系统中国3D SPI 白光技术第一品牌主题大纲3D SPI的发展和应用思泰克公司介绍思泰克的SPI产品思泰克SPI产品的特点3D SPI的发展和应用3D SPI是3D Solder Paste Inspection的简称：三维锡膏检测仪•系全自动非接触式测量，用于锡膏印刷机之后，贴片机之前，在过去的十年里，从最初的焊膏测厚仪到今天的三维检测，经历了不断发展和变革的过程。

所有目前SPI所采用的数学模型的核心都是三角测高法，通过一侧成一定角度的投射光在焊膏表面形成畸变，由设置在顶部的垂直相机捕捉畸变，根据三角测高法测出高度，乘以焊膏面积，从而得到被测焊膏的体积。

3D SPI 的发展和应用为什么要使用3D SPI 2D 观测（从正上方）2D 观测（从斜侧）3D 检测OK OK NG为了在检测中不遗漏印刷不良，就必须使用3D SPI 检测用SPI 检测出的不良・体积*・面积・高度*・偏移・缺失・破损・高度偏差(拉尖)**只有3D SPI 才能检测出3D SPI的发展和应用为什么要使用3D SPISMT的发展趋势：元器件小型化和引脚间距密集化SMT的缺陷分析：•众所周知锡膏印刷流程会产生很多缺陷已经是一个不争的事实．一些刊物和公司甚至指出这类缺陷的数量已占总缺陷数量的74%。

•另外一个不争的事实是锡膏体积是判断焊点质量及其可靠性的一个重要指标。

100%的采用锡膏检测(SPI)将有助于减少印刷流程中产生的焊点缺陷，而且可通过最低的返工(如清洗电路板)成本来减少废品带来的损失，另外一个好处是焊点的可靠性将得到保证。

3D SPI的发展和应用为什么要使用3D SPI为什么要使用3D SPI印刷质量控制的影响因素3D SPI 的发展和应用为什么要使用3D SPI 3D SPI的发展和应用为什么要使用3D SPI 3D SPI的发展和应用3D SPI 的应用3D SPI的发展和应用3D SPI 的应用3D SPI的发展和应用l 3D SPI 锡膏检测设备是提高产品良率和品质的最佳工具。

锡铅与无铅：印刷精度问题无铅焊膏的一个问题是，在再流焊过程中，它的湿润性达不到锡铅焊膏的水平。

如果缩小模板的开孔尺寸，那么无铅焊膏就无法完全覆盖印刷电路板焊盘。

有几种无铅焊膏，是由不同的供应商提供的，各种无铅焊膏的湿润性是不同的。

在再流焊过程中使用氮气，也会影响无铅焊膏在印刷电路板焊盘上的湿润情况。

在这项研究中，我们故意让焊膏印刷偏离电路板焊盘，看它们在进行再流焊时是否能够很好地湿润并且覆盖焊盘。

使用的是由主要焊膏供应商提供的锡铅焊膏和无铅焊膏。

设计测试样品在这项研究中，使用的测试样品是一个尺寸为10×8×0.062英寸的四层FR-4电路板，表面进行了镀镍浸金(ENIG)处理。

测试样品使用了不同类型的元件和封装。

在这个实验中，选用 QFP208 、R0402（水平和垂直排列）、 BGA256、BGA36（霣GA）。

之所以选用QFP208、R0402和BGA256元件，是因为许多电子产品经常要用到这些元件。

用BGA36来确定微间距元件所需要的印刷精度。

这个测试样品的电路是重复的，排列方向不同，适合所有类型的片状元件。

在设计模板时，故意让某些元件的开孔偏移焊盘，使焊膏的印刷发生偏差。

实验设计我们用精心设计的实验方法来测试锡铅合金和无铅合金的性能。

在这里，共选用了五家制造商的无铅焊膏和锡铅焊膏，并且，把锡铅焊膏作为比较对像。

表1表示在各种偏差条件下每个元件每种焊膏出现缺陷的次数。

把不同程度的焊膏偏差（距离和方向）与模板设计结合起来，减少实验需要的样品的数量。

每种焊膏都用于三个电路板的印刷和再流焊。

出现缺陷的次数和电路板反复试验结合在一起，可以提供大量有价值的统计数据。

在测试再流焊炉充气气体对无铅合金的影响时，QFP元件都使用一个偏差量。

模板设计我们在印刷工艺中使用厚度为5密耳的电抛光激光切割模板。

对于这些元件，模板开孔的偏差逐个增多。

各个元件的偏差距离变化的情况如下：● BGA36：距离在0至15密耳之间，以3密耳递增；● BGA256：距离在0至21密耳之间，以3密耳递增；● R0402（水平方向和垂直方向）：距离在0至14密耳之间，以2密耳递增；● QFP208（X偏差量）：距离在0至10密耳之间，以1密耳递增；● QFP208（Y偏差量）：距离在0至14密耳之间，以1密耳递增；组装工艺这项研究的组装工艺涉及焊膏印刷、再流焊和目视检查。

New TechnologyNew Development3D Solder Paste Inspection新技术引领新发展三维锡膏视觉检查系统中国3D SPI 白光技术第一品牌主题大纲3D SPI的发展和应用思泰克公司介绍思泰克的SPI产品思泰克SPI产品的特点3D SPI的发展和应用3D SPI是3D Solder Paste Inspection的简称：三维锡膏检测仪•系全自动非接触式测量，用于锡膏印刷机之后，贴片机之前，在过去的十年里，从最初的焊膏测厚仪到今天的三维检测，经历了不断发展和变革的过程。

所有目前SPI所采用的数学模型的核心都是三角测高法，通过一侧成一定角度的投射光在焊膏表面形成畸变，由设置在顶部的垂直相机捕捉畸变，根据三角测高法测出高度，乘以焊膏面积，从而得到被测焊膏的体积。

3D SPI 的发展和应用为什么要使用3D SPI 2D 观测（从正上方）2D 观测（从斜侧）3D 检测OK OK NG为了在检测中不遗漏印刷不良，就必须使用3D SPI 检测用SPI 检测出的不良・体积*・面积・高度*・偏移・缺失・破损・高度偏差(拉尖)**只有3D SPI 才能检测出3D SPI的发展和应用为什么要使用3D SPISMT的发展趋势：元器件小型化和引脚间距密集化SMT的缺陷分析：•众所周知锡膏印刷流程会产生很多缺陷已经是一个不争的事实．一些刊物和公司甚至指出这类缺陷的数量已占总缺陷数量的74%。

•另外一个不争的事实是锡膏体积是判断焊点质量及其可靠性的一个重要指标。

100%的采用锡膏检测(SPI)将有助于减少印刷流程中产生的焊点缺陷，而且可通过最低的返工(如清洗电路板)成本来减少废品带来的损失，另外一个好处是焊点的可靠性将得到保证。

3D SPI的发展和应用为什么要使用3D SPI为什么要使用3D SPI印刷质量控制的影响因素3D SPI 的发展和应用为什么要使用3D SPI 3D SPI的发展和应用为什么要使用3D SPI 3D SPI的发展和应用3D SPI 的应用3D SPI的发展和应用3D SPI 的应用3D SPI的发展和应用l 3D SPI 锡膏检测设备是提高产品良率和品质的最佳工具。

锡膏出现焊接缺陷是什么原因出现焊锡缺陷等问题原因及解决：1、锡膏在冰箱存放的时间最好不要超过一个月，2、锡膏开封后，最好在当天内一次用完，超过时间使用期的焊膏绝对不能使用。

从漏版上刮回的焊膏也应密封冷藏。

3、锡膏使用前解冻四个小时以上再搅拌，应至少用搅拌机或手工搅拌5分钟4、锡膏放到钢网上的时候，尽量放使用的锡膏克数，不要超太多，放够用的克数就行，放太多或使用太久锡膏会出现虚焊，焊接不良等现象5、每隔一个小时要加放新的锡膏到钢网上6、钢网上的线路板最好在半个小时内过炉，不应放太久未过炉，超过时间会氧化7、焊点工艺一定要按锡膏的炉温表调好8、含BI的锡膏焊点是最脆弱的，受到一定的推力就会出现脱落现象，如果线路板能耐得了高温，最好不要选择BI无素锡膏9、线路板焊板上的铜的氧化标准跟锡膏的使用有关系，铜氧化标准起标的话，会影响锡膏的氧化速度SINOSMT用焊锡膏知识介绍及其使用过程中常见问题之原因分析SINOSMT用焊锡膏知识介绍及其使用过程中常见问题之原因分析夏杰一、SINO焊锡膏的主要成份及特性大致讲来，焊锡膏的成份可分成两个大的部分，即助焊剂和焊料粉（FLUX &SOLDER POWDER）。

（一）、助焊剂的主要成份及其作用：A、活化剂(ACTIV ATION)：该成份主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用，同时具有降低锡、铅表面张力的功效；B、触变剂(THIXOTROPIC) ：该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用；C、树脂（RESINS）：该成份主要起到加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用；该项成分对零件固定起到很重要的作用；D、溶剂（SOLVENT）：该成份是焊剂组份的溶剂，在锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响；（二）、SINO焊料粉：焊料粉又称锡粉主要由锡铅合金组成，一般比例为63/37；另有特殊要求时，也有在锡铅合金中添加一定量的银、铋等金属的锡粉。

锡膏出现焊接缺陷是什么原因出现焊锡缺陷等问题原因及解决：1、锡膏在冰箱存放的时间最好不要超过一个月，2、锡膏开封后，最好在当天内一次用完，超过时间使用期的焊膏绝对不能使用。

从漏版上刮回的焊膏也应密封冷藏。

3、锡膏使用前解冻四个小时以上再搅拌，应至少用搅拌机或手工搅拌5分钟4、锡膏放到钢网上的时候，尽量放使用的锡膏克数，不要超太多，放够用的克数就行，放太多或使用太久锡膏会出现虚焊，焊接不良等现象5、每隔一个小时要加放新的锡膏到钢网上6、钢网上的线路板最好在半个小时内过炉，不应放太久未过炉，超过时间会氧化7、焊点工艺一定要按锡膏的炉温表调好8、含BI的锡膏焊点是最脆弱的，受到一定的推力就会出现脱落现象，如果线路板能耐得了高温，最好不要选择BI无素锡膏9、线路板焊板上的铜的氧化标准跟锡膏的使用有关系，铜氧化标准起标的话，会影响锡膏的氧化速度SINOSMT用焊锡膏知识介绍及其使用过程中常见问题之原因分析SINOSMT用焊锡膏知识介绍及其使用过程中常见问题之原因分析夏杰一、SINO焊锡膏的主要成份及特性大致讲来，焊锡膏的成份可分成两个大的部分，即助焊剂和焊料粉（FLUX &SOLDER POWDER）。

（一）、助焊剂的主要成份及其作用：A、活化剂(ACTIV ATION)：该成份主要起到去除PCB铜膜焊盘表层及零件焊接部位的氧化物质的作用，同时具有降低锡、铅表面张力的功效；B、触变剂(THIXOTROPIC) ：该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用；C、树脂（RESINS）：该成份主要起到加大锡膏粘附性，而且有保护和防止焊后PCB再度氧化的作用；该项成分对零件固定起到很重要的作用；D、溶剂（SOLVENT）：该成份是焊剂组份的溶剂，在锡膏的搅拌过程中起调节均匀的作用，对焊锡膏的寿命有一定的影响；（二）、SINO焊料粉：焊料粉又称锡粉主要由锡铅合金组成，一般比例为63/37；另有特殊要求时，也有在锡铅合金中添加一定量的银、铋等金属的锡粉。