SMT行业生产过程中的焊点缺陷详解
SMT行业生产过程中的焊点缺陷详解
SMT焊点的缺陷种类繁多,其形态也形形色色.常见的SMT焊点缺陷有:
1、冷焊(cold soldering ) 2、拉尖(Solder projection)
3、虚焊(pseudo soldering ) 4、孔洞(void)
5、锡珠(soldering balls ) 6、脱焊(open soldering )
7、偏移(excursion) 8、焊点剥离(solder-off )
9、竖件(Set component) 10、翻件（turn）
11、错焊(solder wrong ) 12、助焊剂残留(flux residue )
13、漏焊(solder skips ） 14、焊料裂纹(solder crazing )
15、反向(reverse ) 16、桥接(连锡或短路solder bridge )
17、焊点锡多(excess solder connection ) 18、焊点锡少(insufficient solder connection )
19，焊膏塌落
一:冷焊
焊接处的焊料未达到其熔点温度或者焊接热量不够充分，使其在润湿或流动之前就被凝固，根本未形成任何金属合金层（IMC 低于1um）, 使焊料全部或部分地处于非结晶壮态并只是单纯地堆积在被焊金属表面上。
原因：1、加热温度不适合；
2、焊膏变质；
3、预热过度、时间过长或温度过高；
4、由于表面污染仰制了助焊剂能力；
5、不充足的助焊剂能力。
解决方案：
1、调整回流焊温度曲线；
2、换新焊膏；
3、改进预热条件；
4、在焊盘或引脚上及其周围的表面污染会仰制助焊剂能力导致没有完全再流，应该用适当的电镀后清洗工艺来解决；
5、不充足的助焊剂能力将导致金属氧化物的不完全清除，随后导致不完全聚结，类似表面污染的情况
二：拉尖
焊接处有向外突出呈针状或刺状的焊料，但还没有与其它不应互连处（如焊盘或导线等）相连或接触而形成的电气短路，也叫毛刺、拖尾。
原因：
1、没有擦钢网或擦网频次不够；
2、设备问题，不喷水，钢网纸擦不到钢网；
3、补焊产生。
解决方案：
1、规范印锡机的擦网频率（一般设置为5-6片板为一个擦网循环）；
2、调整设备致正常水平；
3、培训补焊工的技能。
三：虚焊（不润湿或半润湿）
焊料与被焊金属表面部分或全部没有形成合金层，或引脚/焊端电极金属镀层有剥离现象，从而引发引脚/焊端与焊盘之间出现不稳定的电气线路隔离的现象，造成电气联接处于或通或断状态。
原因：
1、元件和焊盘可焊性差；
2、焊料合金或焊粉质量不良；
3、助焊剂活性不良；
4、再流焊温度和升温速度不当；
5、印刷参数不正确。
解决方案：
1、加强对PCB和元件的筛选，温湿度控制；
2、焊料里的铝、镉或砷等杂质可产生不良润湿。不规则的焊粉形状也反应出较大的氧化物含量，因而要消耗更多的助焊剂和导致不良的润湿。显然地，不良润湿是由不良的助焊剂活性所产生的；
3、调整回流焊温度曲线（回流时间、温度和再流气体对润湿性能有很大的影响，或者由于太短的时间，或者由于太低的温度而引起热量不充足，导致助焊剂反应不完全以及不完全的冶金润湿反应，产生不良润湿，另一方面，焊料熔化之前过量的热量不但使焊盘和引脚的金属过度地氧化，而且会消耗更多的助焊剂；）
4、减小焊膏粘度，改变加大刮刀压力和放慢速度。
四：孔洞
焊接时焊料中各种气体因排泄不当或不畅，冷却后在表面或内部形成各种形状的空穴。
原因：在再流其间，由夹层式焊点里截留的助焊剂的出气所引起的。
解决方案：
1、提高元器件/基板的可焊性；
2、使用活性高的助焊剂；
3、减少焊粉氧化物；
4、使用惰性加热气体；
5、最小的元器件覆盖面积；
6、在焊接时分开熔融焊点；
7、再流前减慢预热阶段以促进助焊，以及在峰值温度时使用适宜的时间。
五：锡珠
粘附在基板上或元器件上及其它部位上的大小不均的焊点以外多余的珠壮焊料。
原因：
1、一般为印刷不良的板或焊膏中混有水分，焊接受热时爆裂形成；
2、环境的影响，温度 （焊膏印刷时间的最佳温度为25℃±3℃，温度以相对湿度60％为宜。温度过高，焊膏容易吸收水汽，在再流焊时产生锡珠；）
3、温度曲线；
4、钢网模板的问题太厚，开口太大。
解决方案：
工艺方面：
1、减少钢网模板的厚度；
2、减少孔的尺寸；
3、使用能较少印刷到元器件下面焊膏的孔设计；
4、增大印刷焊膏之间的间隔；
5、减少焊盘宽度以致它比元器件宽度要狭窄；
6、减低预热升温率（温度上升不能太快，一般应小于1.5 ℃/S,过快容易造成飞溅,形成锡珠 )；
7、减低预热温度；
8、减少元器件贴放压力；
9、在使用前预先烘烤元器件或PCB。
材料方面：
1、使用较低的活化温度的助焊剂；
2、使用较高的金属量的焊膏；
3、使用粗粉粒焊膏；
4、使用低氧化物焊粉的焊膏；
5、使用较少塌陷的焊膏；
6、使用适当蒸气压力的溶剂。
六：脱焊（open）
也叫开焊，开路；元器件的引脚/焊端全部脱离或偏离其相应的焊盘，而未进行应有的焊接。
原因：
1、伴随立碑及激烈的芯吸一起产生；
2、元器件与PCB的翘起。
解决方案：
1、用解决立碑的方案；
2、通过封装设计加强元器件刚性，避免局部加热
七：偏移
也被认为是漂移，是元器件在水平面上位置的移动，导致在再流焊时元器件的不对准
原因：
1、机器坐标偏移；
2、在再流焊时元器件被高密度的热流体举起；
3、片式元件两端焊盘设计不平衡；
4、元器件金属层的宽度和面积太小；
5、元器件引脚金属镀层不良的可焊性；
6、焊盘太狭窄。
解决方案：
工艺或设计：
1、校正程序坐标；
2、降低再流焊时的加热速率；
3、平衡片式元件的两端焊盘设计，包括焊盘大小，热量分布，散热层连接，和阴影效应；
4、增加焊盘的宽度；
5、减少元器件和印制板的金属层的污染水平，改善储藏条件；
6、减少焊膏印刷厚度；
7、再流前预干焊膏以减少助焊剂的出气率。
材料方面：
1、使用较低出气率的助焊剂；
2、使用较低润湿速率的助焊剂；
3、使用延时熔化特性的焊膏，例如使用锡粉与铅粉混合成的焊料合金。
八：焊点剥离
焊接处的被焊元器件的引脚/焊端电极镀层与其本体分离,或被焊的焊盘与基板剥离。
原因：冷却时焊料收缩应力造成,适当减少焊料量。
解决方案:
1、改善PCB的质量；
2、减少焊料量；
3、冷却的斜率。
九：立碑
也称曼哈顿效应,吊桥效应或Stonehenge (石头悬挂)效应,是由于在再流时元器件的两端的不平衡润湿而引起的。（片式元件的重力F1，在片式元件下方熔融焊料的表面张力产生的垂直矢量F2，片式元件右边的熔融焊料表面的表面张力产生的垂直矢量F3；F1和F2力都是向下拉的力，用以保持元器件在适当的位置上，然而F3力压在片式元件角之上，它会翘起元器件到垂直的位置。当力F3超过F1和F2的总和就发生了立碑。）
原因：
1、安放位置移位；
2、焊膏中的焊剂使元件浮起；
3、印刷焊膏厚度不够；
4、加热速度过快且不均匀；
5、焊盘设计不合理；
6、元件可焊性差。
解决方案：
工艺或设计：
1、调整印刷参数和安放位置；
2、采用焊剂量少的焊膏；
3、在片式元器件下的金属端子使用较大的宽度和面积；
4、减少焊接焊盘的宽度；
5、将热量的不均等分布减到最小，包括焊盘与散热层的连接；
6、通过适当的PCB设计和再流方法的选择把阴影效应减少到最少；
7、在铜焊盘上使用有机的可焊性保护剂(OSP)或镍/金(Ni/Au)涂层或锡SN涂层代替Sn-Pb涂层；
8、减少元器件端子金属层或PCB焊盘金属层的污染和氧化水平；
9、使用较薄的焊膏印刷厚度；
10、提高元器件放置准确度；
11、再流时使用缓和的加热速率；
12、在再流前预干或使用有长时间均热区的曲线以减少助焊剂的出气率；
13、越过焊料熔化温度时使用非常缓慢升温的热曲线。
材料：
1、使用较慢润湿速率的助焊剂；
2、使用较慢出气速率的助焊剂；
3、使用延时熔化的焊膏，例如锡粉和铅粉的混合或宽糊状的合金。
十：翻件
元件翻转180度，根据IPC-A-610D焊接标准电容电阻翻件可接受（当然也有一些客户特殊要求不接受，以客户要求为准），其它类元件翻件不可接受。
原因：飞达不良飞达气压太大，飞达在走料时推力过大，惯性作用，元件冲出翻件吸取。
解决方案:
1、减少供料器气压；
2、料的中心必须与供料器的中心对应。
十一：错焊
指焊接处焊接的元器件或导线与设计要求不相符合(其中 一项或多项).如元器件的品种、规格、参数以及位相（指电极反向或错位等）。
原因：产生的原因往往是贴装工序差错，焊接前未检查出。如上错料、程序做错坐标等等。
解决方案：
1.严格按程序文件要求作业（SIC）；
2、手补件严格按手补程序控制程序作业；
3、Teaching机器贴片坐标必须准确，对应BOM 相应位置
十二：助焊剂残留
白斑（ 是焊接清洗后仍留在印制板上的助焊剂残留物，颜色有白色、黄色、灰色或褐色 ）及碳化残留物（ 是由过分加热而引起的）
原因：
1、避免过分的加热,锡膏里的助焊剂问题；
2、避免过分的加热，防止氧化。
解决方案：
1.1使用热稳定成分的助焊剂；
1.2使用抗氧化稳定成分的助焊剂；
1.3使用不会形成不能溶解金属盐的助焊剂；
1.4使用正确固化的阻焊膜和层压的PCB；
1.5对于助焊剂残留物有适当溶解能力的清洗剂；
1.6使用较低的再流温度；
1.7使用较短的再流时间；
1.8清洗时使用机械搅拌；
1.9采用适当的清洗温度；
2.1使用热稳定成分的助焊剂；
2.2使用抗氧化稳定成分的助焊剂；
2.3使用较低的再流温度；
2.4使用较短的再流时间；
2.5使用惰性再流气体。
3、换锡膏如果残留物在再流后进行清洗,下面三种解决办法会有助减轻碳化残留物的症状:
（1）使用适当的溶解力的清洗剂以清洗助焊剂残留物；
（2）清洗时使用机械搅拌（用超声波搅拌或采用较高的喷淋压力清洗）；
（3）采用适当的清洗温度（曾经就有实验，手工用温度77 ℃的水洗时可看到黑色斑点，当以室温的水清洗组件时没有看到黑色斑点 ）。
十三：漏焊（Missing，solder SKIP）
要求进行焊接的地方而未经过焊接(少件)
原因：
1、产生的原因一般为焊料未充分到达或未施加焊料、焊料不足及设备的原因；
2、钢网堵塞；
3、生产过程被人为的擦掉；
4、机器设备的贴装问题；
5、飞达的吸取问题。
解决方案：
1、印锡机有2D设置需打开设置；
2、印锡机打开锡膏添加报警设置，报警时操作人员需观察锡膏量是否够，并把刮刀两边的锡膏铲入刮刀印刷范围内.（锡膏的滚动量多少以一个一元的硬币直径为佳；）
3、生产过程中板被人为移动的越少越好，如确实要接触板，应注意衣袖的轧紧避免手衣袖擦拭到锡膏；
4、贴片机的吸嘴贴装高度设置，太高元件丢下时如未被锡膏沾住，移动时易被振动掉或甩掉；同时还需注意真空吸取的设置，（元件贴装完报警靠的是真空识别与相机识别，真空设置不当，而镜头因为吸嘴的长期使用镜头误识别通过，元件贴完了设备不会报警，会继续动作，而产生漏件；）
5、供料器的供料中心不对，设备吸取物料时吸偏，高速运转中元件被甩掉。
十四：焊点裂纹
焊接处的焊料表面或内部，有可见或不可见的细微裂缝
原因：
1、机器顶坏；
2、周转储存。
解决方案：
1、转机时画顶针位置图，避免元件被顶坏；
2、正确的周转储存方式。
十五：反向（极反）
有极性的元件未对应PCB上的极性位置
原因：
1、材料上反；
2、手补元件贴反或焊反；
3、机器元件贴装角度或识别角度设置错误。
解决方案：
1、严格按程序文件要求作业；
2、手补件严格按手补程序控制程序作业；
3、正常来讲元件的识别角度都设置为0，元件的贴片角度大坂松下及 YAMAHA 为逆时针反向设置的，九洲松下为顺时针反向设置的；把元件极性调整到PCB上的极性相同位置。
十六：桥接
两个或两个以上不应相连接的焊点之间存在着焊料粘连现象，使之产生不应有的电气连接或短接
原因：
1、焊膏塌落；
2、焊膏太多太厚；
3、加热速度过快；
4、过度的元器件贴放压力；
5、锡膏的污斑。
解决方案 ：
1、增加焊膏金属含量或粘度、换焊膏；
2、使用较薄的钢网模板（一般的为5-6Mil)交错的孔图案，或减少窗孔尺寸以减少焊膏量或降低刮刀压力；
3、调整回流焊温度曲线，使用较冷再流曲线或较慢的升温速率；
4、减低元器件的贴放压力（贴片高度）；
5、避免污斑。
十七：焊点锡多
焊接处的焊料大大多于正常需求量、致使看不清被焊件轮廓或焊料形成堆积球状。
原因：
1、漏版开口过大；
2、焊膏粘度小。
解决方案：
1、减小漏版开口；
2、增加焊膏粘度。
十八：焊点锡少
焊接处的焊料少于需求量造成被焊件一处或多处未全部被焊料覆盖,或者焊缝之间缺少焊料.
原因：
1、焊膏不够；
2、焊盘和元器件可焊性差；
3、再流焊时间少；
4、不妥当的孔的设计；
5、孔堵塞。
解决方案：
1、增厚漏版，增加刮刀压力；
2、改善可焊性；
3、增加再流焊的时间；
4、光滑的孔壁容易释放焊膏，不易造成堵塞；
5、(1)从冰箱里取出的锡膏必须解冻(2)检查锡膏有没有过期,(3)避免焊膏停留在模板上时间太长，(4)避免高湿度条件下印刷。
十九：焊膏塌落
原因：
1、焊膏粘度低触变性差；
2、环境温度高，造成粘度降低自然产生。
塌落解决方案：
1、选择合适的焊膏；
2、控制环境温度。
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