SMT加工制造及焊接品质问题分析汇总

SMT工艺技术的特点 ：

    SMT工艺技术的特点可以通过其与传统通孔插装技术(THT)的差别比较体现。从组装工艺技术的角度分析，SMT和THT的根本区别是“贴”和“插”。二者的差别还体现在基板、元器件、组件形态、焊点形态和组装工艺方法各个方面。

THT通孔插件焊接技术 :

       THT采用有引线元器件，在印制板上设计好电路连接导线和安装孔，通过把元器件引线插入PCB上预先钻好的通孔中，暂时固定后在基板的另一面采用波峰焊接等软钎焊技术进行焊接，形成可靠的焊点，建立长期的机械和电气连接，元器件主体和焊点分别分布在基板两侧。采用这种方法，由于元器件有引线，当电路密集到一定程度以后，就无法解决缩小体积的问题了。同时，引线间相互接近导致的故障、引线长度引起的干扰也难以排除。

 DIP封装（DualIn-linePackage）是THT插件工艺中的一种零件封装，也叫双列直插式封装技术，是一种最简单的封装方式.指采用双列直插形式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100。DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上。

 

在传统的THT印制电路板上，元器件和焊点分别位于板的两面；而在SMT电路板上，焊点与元器件都处在板的同一面上。因此，在SMT印制电路板上，通孔只用来连接电路板两面的导线PTH，孔的数量要少得多，孔的直径也小很多。这样，就能使电路板的装配密度极大提高。

 

↓↓从前的电路板都采用DIP插件工艺↓↓

 

电子元器件经过重新设计，原有的引脚被缩短甚至取消，体积也变得更小，再通过回流焊或浸焊等方法直接焊接到印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）或其它基板表面上。这种小金属片或端帽被称作表面贴装元器件（Surface Mounted Devices，SMD）。

 

下图为THT插件工艺与SMT贴片工艺的演变过程

SMT和THT元器件安装焊接方式的区别

 

SMT点胶工艺中常见的缺陷与解决方法

 

1、元器件移位

1）现象是贴片胶固化后元器件移位,严重时元器件引脚不在焊盘上.产生原因是贴片胶出胶量不均匀,例如片式元件两点胶水中一个多一个少;贴片时元件移位或贴片胶初粘力低;点胶后PCB放置时间太长胶水半固化.

解决方法:检查胶嘴是否有堵塞,排除出胶不均匀现象;调整贴片机工作状态;换胶水;点胶后PCB放置时间不应太长(短于4h)

 

2、波峰焊后会掉片

1）现象是固化后元器件粘结强度不够,低于规定值,有时用手触摸会出现掉片.产生原因是因为固化工艺参数不到位,特别是温度不够,元件尺寸过大,吸热量大;光固化灯老化;胶水量不够;元件/PCB有污染.

解决办法:调整固化曲线,特别是提高固化温度,通常热固化胶的峰值固化温度为150℃左右,达不到峰值温度易引起掉片.对光固胶来说,应观察光固化灯是否老化,灯管是否有发黑现象;胶水的数量和元件/PCB是否有污染都是应该考虑的问题。

 

3、固化后元件引脚上浮/移位

1）这种故障的现象是固化后元件引脚浮起来或移位,波峰焊后锡料会进入焊盘下,严重时会出现短路、开路.产生原因主要是贴片胶不均匀、贴片胶量过多或贴片时元件偏移。

解决办法:调整点胶工艺参数;控制点胶量;调整贴片工艺参数。

 

焊锡膏印刷与贴片质量分析

 

焊锡膏印刷质量分析

由焊锡膏印刷不良导致的品质问题常见有以下几种:

①、焊锡膏不足(局部缺少甚至整体缺少)将导致焊接后元器件焊点锡量不足、元器件开路、元器件偏位、元器件竖立。

②、焊锡膏粘连将导致焊接后电路短接、元器件偏位。

③、焊锡膏印刷整体偏位将导致整板元器件焊接不良,如少锡、开路、偏位、竖件等。

④、焊锡膏拉尖易引起焊接后短路。

 

1、导致焊锡膏不足的主要因素

1.1、印刷机工作时,没有及时补充添加焊锡膏.

1.2、焊锡膏品质异常,其中混有硬块等异物.

1.3、以前未用完的焊锡膏已经过期,被二次使用.

1.4、电路板质量问题,焊盘上有不显眼的覆盖物,例如被印到焊盘上的阻焊剂(绿油).

1.5、电路板在印刷机内的固定夹持松动.

1.6、焊锡膏漏印网板薄厚不均匀.

1.7、焊锡膏漏印网板或电路板上有污染物(如PCB包装物、网板擦拭纸、环境空气中漂浮的异物等).

1.8、焊锡膏刮刀损坏、网板损坏.

1.9、焊锡膏刮刀的压力、角度、速度以及脱模速度等设备参数设置不合适.

 

1.10焊锡膏印刷完成后,因为人为因素不慎被碰掉

2、导致焊锡膏粘连的主要因素

2.1、电路板的设计缺陷,焊盘间距过小

2.2、网板问题,镂孔位置不正

2.3、网板未擦拭洁净

2.4、网板问题使焊锡膏脱落不良

2.5、焊锡膏性能不良,粘度、坍塌不合格

2.6、电路板在印刷机内的固定夹持松动

2.7、焊锡膏刮刀的压力、角度、速度以及脱模速度等设备参数设置不合适

2.8、焊锡膏印刷完成后,因为人为因素被挤压粘连

3、导致焊锡膏印刷整体偏位的主要因素

3.1、电路板上的定位基准点不清晰

3.2、电路板上的定位基准点与网板的基准点没有对正

3.3、电路板在印刷机内的固定夹持松动.定位顶针不到位

3.4、印刷机的光学定位系统故障

3.5、焊锡膏漏印网板开孔与电路板的设计文件不符合

4、导致印刷焊锡膏拉尖的主要因素

4.1、焊锡膏粘度等性能参数有问题

4.2、电路板与漏印网板分离时的脱模参数设定有问题

4.3、漏印网板镂孔的孔壁有毛刺

 

SMT贴片质量分析

 

SMT贴片常见的品质问题有漏件、侧件、翻件、偏位、损件等。

1、导致贴片漏件的主要因素

1.1、元器件供料架(feeder)送料不到位

1.2、元件吸嘴的气路堵塞、吸嘴损坏、吸嘴高度不正确

1.3、设备的真空气路故障,发生堵塞

1.4、电路板进货不良,产生变形

1.5、电路板的焊盘上没有焊锡膏或焊锡膏过少

1.6、元器件质量问题,同一品种的厚度不一致

1.7、贴片机调用程序有错漏,或者编程时对元器件厚度参数的选择有误

2、导致SMC电阻器贴片时翻件、侧件的主要因素

2.1、元器件供料架(feeder)送料异常

2.2、贴装头的吸嘴高度不对

2.3、贴装头抓料的高度不对

2.4、元件编带的装料孔尺寸过大,元件因振动翻转

2.5散料放入编带时的方向弄反

3、导致元器件贴片偏位的主要因素

3.1、贴片机编程时,元器件的X-Y轴坐标不正确

3.2、贴片吸嘴原因,使吸料不稳

4、导致元器件贴片时损坏的主要因素

4.1、定位顶针过高,使电路板的位置过高,元器件在贴装时被挤压.

4.2、贴片机编程时,元器件的Z轴坐标不正确

4.3、贴装头的吸嘴弹簧被卡死.

 

影响SMT回流焊品质的因素

 

1、焊锡膏的影响因素

再流焊的品质受诸多因素的影响,最重要的因素是再流焊炉的温度曲线及焊锡膏的成分参数.现在常用的高性能再流焊炉,已能比较方便地精确控制、调整温度曲线.相比之下,在高密度与小型化的趋势中,焊锡膏的印刷就成了再流焊质量的关键.

 

焊锡膏合金粉末的颗粒形状与窄间距器件的焊接质量有关,焊锡膏的粘度与成分也必须选用适当.另外,焊锡膏一般冷藏储存,取用时待恢复到室温后,才能开盖,要特别注意避免因温差使焊锡膏混入水汽,需要时用搅拌机搅匀焊锡膏。

 

2、焊接设备的影响

有时,再流焊设备的传送带震动过大也是影响焊接质量的因素之一。

 

3、再流焊工艺的影响

在排除了焊锡膏印刷工艺与贴片工艺的品质异常之后,再流焊工艺本身也会导致以下品质异常:

①、冷焊通常是再流焊温度偏低或再流区的时间不足

②、锡珠预热区温度爬升速度过快(一般要求,温度上升的斜率小于3度每秒)

③、连锡电路板或元器件受潮,含水分过多易引起锡爆产生连锡

④、裂纹一般是降温区温度下降过快(一般有铅焊接的温度下降斜率小于4度每秒)