SMT回流焊接常见不良现象分析与改善指南

SMT回流焊接常见不良现象分析与改善指南

SMT（表面贴装技术）回流焊接是电子制造过程中的关键环节，其焊接质量直接影响到产品的可靠性和稳定性。本文详细介绍了SMT回流焊接过程中常见的不良现象及其改善方法，包括可焊性不良、收锡/缩锡现象、零件移位、锡流失、焊球和焊珠、爆米花效应、虚焊、焊接溶蚀、焊接气孔和桥接短路等。通过分析这些不良现象的成因，并提供具体的改善对策，帮助技术人员提升焊接质量，确保产品品质。

一、可焊性不良/润湿不良（Poor Solderability / Wetting）

1. 不良现象
   如下图片所示：

2. 成因

• 引脚镀层质量（氧化太严重/镀层IMC露出表面）
• 不良的库存（温/湿度控制）
• 炉温曲线设置不当

3. 改善对策
   改善来料引脚镀层质量，做好库存管控，及其优化炉温曲线。

二、收锡/缩锡现象

1. 现象
   如下图所示：

2. 主要成因

• 焊盘保护层处理问题
• 库存问题（条件，时间）
• 焊接时间太长
• 润湿不良（Poor wetting）
• 收锡（Dewetting）

3. 改善对策
   方法与润湿不良一致，材料部分主要考虑PCB板的润湿性。

三、SMD零件在回流过程中的移位

1. 现象
   不良现象如下：

2. 成因
   1）影响焊接偏位的因素

• 器件重量

• 锡膏量(多-->表面张力大)

• 器件焊端面积和结构

• 焊盘设计（Type B 的设计好于Type A)

• 焊端材料

• 焊端氧化程度

• 锡膏Flux配方含量

• 印锡和贴片精度

• 温度曲线设置

  2. 影响立碑的成因
     （1）立碑形成原理
     

  （2）造成‘吊桥’或‘立碑’的因素：

• 焊盘设计

• 元件外形和尺寸

• 焊点热容量

• 锡膏涂布

• 锡膏质和量

• 可焊性

• 贴片准度

• 焊接加温法和设置

  （3）立碑问题改善对策

• 必须保证T3-T5=T1+T2+T4,立碑问题才可避免.

• 所以要控制立碑，必须增加T1,T2,T4,及减小T3.

• 方案I:焊盘设计

• 确保L/H<2/3，当L/H越小时，T3值越小.

• A值越小越好.p增加元件两焊端的可焊性.

• 方案II: SMT置件微调

• 在置件时，可以故意朝立碑方向贴偏一点， 以此减小L/H值，让T3变得更小.

• 但偏移量不能太多，因为偏太多，会导致A值增大，产生负面影响。

• 方案III:网板设计

• 采用20-60-20弧形 “反本垒板” 或其他 “反本垒板” 来减小接触面面积，因此来减小表面张力。

• 如果可能，可减小网板厚度.

• 方案IV: Profile改善
  

• 提升第三区(Flux Zone)的温度,以此帮助降低冷热点之间的温差

• 立碑问题是由冷热点之间的温差引起的，因此降低冷热点之间的温差，便可改善立碑问题。

四、锡流失/少锡

1. 熔锡的流向
2. 吸锡现象
3. 减少吸锡(wicking)
4. 减少吸锡 程度

五、焊球和焊珠

1. 现象：
   1）焊球Solder Bead

• 体型较大，出现在器件边上
  2）焊珠Solder Ball
• 出现在焊点上或周边

2. 焊球/焊珠的形成因素

• 锡膏种类和质量
• 器件焊端和焊盘设计
• 锡膏涂布工艺
• 焊接工艺种类和设置

3. 改善对策：
   1. 认证和控制你的锡膏
      
   2. 掌握和控制焊接工艺

• 升温速度
• 挥发温度
• 挥发时间
  3. 仔细设计你的PCB和钢网
  4. 控制你的物料(吸潮)
  5. 控制贴片压力
     
  6. 控制锡膏印刷工艺

六、爆米花效应

1. 现象
2. 影响因素

• 芯片大小
• 塑胶封装厚度
• 芯片胶水质量
• 库存和使用环境湿度

3. 爆米花效应对接焊质量的影响

七、虚焊(开路)/弱焊/冷焊

1. 现象
   1）冷焊Cold Joint
   2）开焊Open

2. 成因

3. 改善对策：
   1）改善材料引脚共面性
   2）优化钢网设计，控制好锡膏量
   3）防止PCB板翘曲，比如使用载具过炉等等
   4）优化Profile:从预热、恒温、焊接等温度与时间进行优化。
   5）防止PCB板Pad表面氧化及其零件Pin脚表面氧化。

八、焊接溶蚀

1. 现象
2. 成因

• 对焊端材料过度溶解侵蚀
• 溶蚀速度和温度与金属的溶解性相关
• 动态熔锡的情况较严重
• 常出现于银钯镀层的电容上

3. 对策
   控制你的材料和焊接温度/时间，即有如下几点：

• 了解你的焊点材料的IMC增长率；
• 控制好你的回流温度和时间；
• 注意双面回流和返修作业!

九、焊接气孔（或者Void)

1. 现象
2. 成因

• 未挥发的Flux
• 挥发中的Flux
• PCB排气-->预热时间不够，库存条件差(水汽)，镀层薄(差)
• 固化过程中的收缩

3. 改善对策：
   1）DFM设计：散热通气孔、PCB Pad设计等等
   2）Profile优化：适当加长恒温时间、提升恒温温度等等
   3）PCB、零件等材料保存管控防止吸湿受潮。

十、桥接或短路

1. 现象
   

2. 成因：

• 锡膏量太多
• 器件焊接中的移动
• 器件焊端可焊性差(无法润湿留锡)
• 热坍塌过度
• 二次熔锡
• 置件偏移

3. 改善对策：
   1）优化钢网设计，减少锡膏量
   2）DFM设计合适的Pad,防止器件位移
   3）选择优良的锡膏
   4）二次焊接的产品，使用载具遮挡防止焊接熔锡
   5）提高置件精度
   6）改善来料品质

此文章，主要讲解SMT Reflow焊接常见焊接不良的基本分析，详细分析改善，后续将持续更新！