SMT常见工艺缺陷与其解决办法

现在，工程师做SMT贴片已经越来越方便，但是，对SMT中的各项工艺，作为工程师的你真的了解“透”了吗？本文整理了“五大SMT常见工艺缺陷”与其解决办法希望对你有所帮助。

缺陷一：“立碑”现象

（即片式元器件发生“竖立”）

立碑现象发生主要原因是元件两端的湿润力不平衡，引发元件两端的力矩也不平衡，导致“立碑”。

回流焊“立碑”现象动态图

什么情况会导致回流焊时元件两端湿润力不平衡，导致“立碑”？

因素A：焊盘设计与布局不合理↓

①元件的两边焊盘之一与地线相连接或有一侧焊盘面积过大，焊盘两端热容量不均匀;

②PCB表面各处的温差过大以致元件焊盘两边吸热不均匀;

③大型器件QFP、BGA、散热器周围的小型片式元件焊盘两端会出现温度不均匀。

★解决办法：工程师调整焊盘设计和布局

因素B：焊锡膏与焊锡膏印刷存在问题↓

①焊锡膏的活性不高或元件的可焊性差，焊锡膏熔化后，表面张力不一样，将引起焊盘湿润力不平衡。

②两焊盘的焊锡膏印刷量不均匀，印刷太厚，元件下压后多余锡膏溢流；②贴片压力太大，下压使锡膏塌陷到油墨上；③焊盘开口外形不好，未做防锡珠处理；④锡膏活性不好，干的太快，或有太多颗粒小的锡粉；⑤印刷偏移，使部分锡膏沾到PCB上；⑥刮刀速度过快，引起塌边不良，回流后导致产生锡球。..

缺陷三：桥连

桥连也是SMT生产中常见的缺陷之一，它会引起元件之间的短路，遇到桥连必须返修。

BGA桥连示意图（来源网络）

造成桥连的原因主要有：

因素A：焊锡膏的质量问题↓

①焊锡膏中金属含量偏高，特别是印刷时间过久，易出现金属含量增高，导致IC引脚桥连;

②焊锡膏粘度低，预热后漫流到焊盘外;

③焊锡膏塔落度差，预热后漫流到焊盘外;

★解决办法：需要工厂调整焊锡膏配比或改用质量好的焊锡膏

因素B：印刷系统↓

①印刷机重复精度差，对位不齐（钢网对位不准、PCB对位不准），导致焊锡膏印刷到焊盘外，尤其是细间距QFP焊盘；

②钢网窗口尺寸与厚度设计失准以及PCB焊盘设计Sn-pb合金镀层不均匀，导致焊锡膏偏多；

★解决方法：需要工厂调整印刷机，改善PCB焊盘涂覆层;

因素C：贴放压力过大↓

焊锡膏受压后满流是生产中多见的原因，另外贴片精度不够会使元件出现移位、IC引脚变形等；

因素D：再流焊炉升温速度过快，焊锡膏中溶剂来不及挥发

★解决办法：需要工厂调整贴片机Z轴高度及再流焊炉升温速度

缺陷四：芯吸现象

芯吸现象，也称吸料现象、抽芯现象，是SMT常见的焊接缺陷之一，多见于气相回流焊中。焊料脱离焊盘沿引脚上行到引脚与芯片本体之间，导致严重的虚焊现象。

产生原因↓：

通常是因引脚导热率过大，升温迅速，以致焊料优先湿润引脚，焊料与引脚之间的润湿力远大于焊料与焊盘之间的润湿力，引脚的上翘回更会加剧芯吸现象的发生。

★解决办法：需要工厂先对SMA（表面贴装组件）充分预热后在放炉中焊接，应认真的检测和保证PCB焊盘的可焊性，元件的共面性不可忽视，对共面性不好的器件不应用于生产。

注意：在红外回流焊中，PCB基材与焊料中的有机助焊剂是红外线良好的吸收介质，而引脚却能部分反射红外线，故相比而言焊料优先熔化，焊料与焊盘的湿润力就会大于焊料与引脚之间的湿润力，故焊料不会沿引脚上升，从而发生芯吸现象的概率就小得多。

缺陷五：BGA焊接不良

BGA：即Ball Grid Array（球栅阵列封装）

下图：正常的BGA焊接（来源网络）

不良症状①：连锡↓

连锡也被称为短路，即锡球与锡球在焊接过程中发生短接，导致两个焊盘相连，造成短路。

★解决办法：工厂调整温度曲线，减小回流气压，提高印刷品质

连锡示意图：红圈部分为连锡（来源网络）

不良症状②：假焊↓

假焊也被称为“枕头效应（Head-in-Pillow，HIP）”，导致假焊的原因很多（锡球或PAD氧化、炉内温度不足、PCB变形、锡膏活性较差等）。BGA假焊特点是“不易发现”“难识别”。

BGA假焊示意图（来源网络）

BGA“枕头效应”侧视图（来源网络）

不良症状③：冷焊↓

冷焊不完全等同与假焊，冷焊是由于回流焊温度异常导致锡膏没有熔化完整，可能是温度没有达到锡膏的熔点或者回流区的回流时间不足导致。

★解决办法：工厂调整温度曲线，冷却过程中，减少振动

BGA冷焊示意图

不良症状④：气泡↓

气泡（或称气孔）并非绝对的不良现象，但如果气泡过大，易导致品质问题，气泡的允收都有IPC标准。气泡主要是由盲孔内藏的空气在焊接过程中没有及时排出导致。

★解决方法：要求工厂用X-Ray检查原材料内部有无孔隙，调整温度曲线

BGA气泡示意图

一般说来，气泡大小不能超过球体20%

不良症状⑤：锡球开裂↓

不良症状⑥：脏污↓

焊盘脏污或者有残留异物，可能因生产过程中环境保护不力导致焊盘上有异物或者焊盘脏污导致焊接不良。

除上面几点外：还有①结晶破裂（焊点表面呈玻璃裂痕状态）；②偏移（BGA焊点与PCB焊盘错位）；③溅锡（在PCB表面有微小的锡球靠近或介于两焊点间）等。

如果硬件条件允许，SMT贴片厂为保证BGA焊接的高良率，通常倾向于使用更科学高效的工艺和检测办法：

以采用互联网下单模式的SMT打样厂「华秋SMT」为例，该工厂每2小时采用X-ray射线对BGA进行焊接质量检测，样品BGA全检并提供检测图片供客户参考，并配备BGA返修台，对问题BGA进行精准修复。

下图：华秋SMT X-RAY机检测BGA焊接质量

除了控制BGA焊接质量之外，为有效规避“印刷问题”、“锡膏质量”、“回流焊温度失控”等其他SMT致命工艺缺陷，「华秋SMT」的应对措施是：

①配置SPI设备检查每片板上每个焊盘锡膏厚度是否符合IPC标准；

②自主研发首件测试仪，大幅提高IPQC首件准确率；

③采用美国KIC高精度测试仪确定符合产品要求的回流焊温度并生成可追溯的温度曲线；

④为客户做IQC来料检验，检测数据并录入系统以便追溯；

⑤普通物料、敏感器件严格按照ISO管理规范采用专用存储柜储存和烘烤并记录数据可进行追溯。

⑥使用日本阿尔法专业助焊剂

其他设备一览↓

SPI锡膏检查（左）、敏感器件储存（右）

IPQC首件检测（左）、AOI炉后检查（右）

编辑：lyn