SMT工藝介紹及常見(jiàn)問(wèn)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(guò)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(guò)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(jué)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(guò)所腐蝕的整個(gè)圖形區(qū)域長(zhǎng)度時(shí)，錫膏通過(guò)模板/絲網(wǎng)上的開(kāi)孔印刷到焊盤(pán)上。在錫膏已經(jīng)沉積之后，絲網(wǎng)在刮板之后馬上脫開(kāi)(snap off)，回到原地。脫開(kāi)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(pán)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(pán)上。從靜態(tài)方面考慮，絲印刮過(guò)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(guò)高的壓力也傾向于從寬的開(kāi)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(kāi)孔的工藝過(guò)程控制開(kāi)孔壁的光潔度和精度，而且開(kāi)孔尺寸必須合適。有三種常見(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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(wèn)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(kāi)。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(mǎi)44mm Tape Feeder。
2.1.2 供料器的問(wèn)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(méi)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(wèn)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題：
視覺(jué)不良，視覺(jué)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(wèn)題：
裝料沒(méi)有裝好，供料孔沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)棘齒，或8mm以上Feeder供料間距沒(méi)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(wèn)現(xiàn)場(chǎng)人員，再根據(jù)觀察、分析，直接找到問(wèn)題所在，這樣更能有效地找出問(wèn)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(guò)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(méi)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(pán)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(guò)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(guò)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(pán)或印制導(dǎo)線的之間距離為0.13mm時(shí)，錫珠直徑不能超過(guò)0.13mm，或者在600mm平方范圍內(nèi)不能出現(xiàn)超過(guò)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(kāi)，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤(pán)上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。
開(kāi)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(pán)上預(yù)先上錫。引腳吸錫可以通過(guò)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(jiàn)問(wèn)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(kāi)的可能，焊料流失現(xiàn)象將使未焊滿問(wèn)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(guò)量的焊料將會(huì)使熔融焊料變得過(guò)多而不易斷開(kāi)。
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(jiàn)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(guò)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(shù)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(jiàn)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(méi)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(wèn)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(wèn)題，為了解決這個(gè)問(wèn)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(guò)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(jiàn)的也是最棘手的問(wèn)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(wèn)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(guò)多地暴露在具有氧化作用的環(huán)境中;3，焊膏過(guò)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(guò)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(méi)有充分恢復(fù)至室溫就打開(kāi)包裝使用；14、印刷厚度過(guò)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(méi)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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(wèn)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(kāi)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(wèn)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(wèn)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(pán)的熱容量差異較大，焊盤(pán)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(pán)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(guò)低而引起。
BGA成球作用可通過(guò)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(méi)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(méi)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(wèn)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(guò)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(guò)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(wèn)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(wèn)題還不僅限于此，在本文中未提及的問(wèn)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(wèn)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(shù)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(guò)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(guò)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(méi)有經(jīng)過(guò)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(wèn)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(guò)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(pán)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(kāi)焊絲: 當(dāng)焊絲熔化一定量后，立即向左上45℃方向移開(kāi)焊絲。
4.2.5移開(kāi)烙鐵: 焊錫浸潤(rùn)焊盤(pán)和焊件的施焊部位以后，向右上45℃方向移開(kāi)烙鐵，結(jié)束焊接。
從第三步開(kāi)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(kāi)焊絲并移開(kāi)烙鐵，并注意焊絲的時(shí)間不得滯后于移開(kāi)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(guò)程不過(guò)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(guò)大量實(shí)踐并用心體會(huì)才能解決的問(wèn)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)量的加熱，將使助焊劑全部揮發(fā)完，造成熔態(tài)焊錫過(guò)熱；當(dāng)烙鐵離開(kāi)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(kāi)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(guò)長(zhǎng)所致。
（3）過(guò)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(jué)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(guò)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?tīng)?以焊接導(dǎo)線為中心，對(duì)稱成裙形拉開(kāi))。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(pán)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(guò)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(jué)察。所以根本的問(wèn)題還是要提高焊接操作的技藝水平。不能把問(wèn)題留給檢驗(yàn)工作去完成。
4.5.4 常見(jiàn)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(jiàn)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(kāi)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(jué)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(guò)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(wèn)題越來(lái)越重視。
5.5 防靜電腕帶的使用中要注意哪些問(wèn)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(mén)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(wèn)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(guò)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。
