浅谈SMT不良率的原因及措施
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锡膏印刷不良判定与相关原因分析：
锡膏印刷不均匀，锡膏量一多一少，会引起曼哈顿（立碑）现象。锡膏印刷太少或贴片偏位，易导致虚焊不良。锡膏量过多，使锡膏形状崩塌，超出焊盘的锡膏在融化的过程中形成锡珠，易造成短路现象。元件表面或焊盘表面氧化，降低了可焊性，使得焊锡和元件及焊盘浸润不良而形成虚焊，应避免使用元件表面或线路板焊盘氧化的部品，以保持良好的可焊性。锡膏印刷应均匀，锡膏应与焊盘尺寸、形状相等，并与焊盘对齐，锡膏的最少用量应覆盖住焊盘的75%以上的面积，过量的锡膏最大覆盖区域须小于1.2倍的焊盘面积，禁止与相邻焊盘接触。以下为印刷的相关不良判定标准与影响印刷不良的相关因素分析： 锡膏印刷不良的问题现象：         很大关系，解决这类问题要注意各方面的技术要求，一般来说要想印出高质量的锡膏印刷，必须要有： 1）良好适宜的锡膏。 2）良好合理的模板。 3）良好的设备与刮刀。 4）良好的清洗方法与适当的清洗频次。 3. 锡膏印刷不良相关原因分析与处理方法： 3.1、坍塌 印刷后，锡膏往焊盘两边塌陷。产生的原因可能是： 1) 刮刀压力太大。 2) 印刷板定位不稳定。 3) 锡膏粘度或金属含量过低。 防止或解决办法： 调整刮刀压力；重新固定印刷板；选择合适粘度的锡膏。 3.2、锡膏厚度超下限或偏下限 产生的可能原因是： 1) 模板厚度不符合要求（太薄）。 2) 刮刀压力过大。 3) 锡膏流动性太差。 防止或解决办法： 选择厚度合适的模板；选择颗粒度和粘度合适的锡膏；调整刮刀压力。 3.3、厚度不一致 印刷后，焊盘上锡膏厚度不一致，产生的原因可能是： 1) 模板与印刷板不平行。 2) 锡膏搅拌不均匀，使得粘度不一致。 防止或解决办法： 调整模板与印刷板的相对位置，印刷前充分搅拌锡膏。 3.4、边缘和表面有毛刺 产生可能原因是锡膏粘度偏低，模板网孔孔壁粗糙或孔壁粘有锡膏。 防止或解决办法： 钢网投产前确认检查网孔的开孔质量，印刷过程中要注意清洗网板。 3.5、印刷均匀 印刷不完全是指焊盘上部分地方没印上锡膏。产生的可能原因是： 1) 网孔孔堵塞或部分锡膏粘在模板底部。 2) 锡膏粘度太小。 1) 锡膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒。 2) 刮刀磨损。 防止或解决办法：清洗网孔和模板底部，选择粘度合适的锡膏，并使得锡膏印刷能有效地覆盖整个印刷区域，选择金属粉末颗粒尺寸与窗孔尺寸相对应的锡膏。 3.6、拉尖 拉尖是指漏印后焊盘上的锡膏呈小山峰状，产生的可能原因是： 印刷间隙或锡膏粘度太大，或钢网与线路板脱模（即分离）速度过快。 防止或解决办法：将印刷间隙调整为零间距或选择合适粘度的锡膏，减小脱模速度。 3.7、偏位 偏位是指印刷后的锡膏偏离焊盘1/4及以上的距离，产生的可能原因是： 1） 线路板定位不良（线路板偏位或定位不牢），印刷时产生偏位； 2）印刷时，线路板定位不平整，线路板与钢网之间有间隙； 3）钢网与线路板未对中（半自动印刷机）； 4）印刷时，线路板与钢网间存在一定角度的夹角； 5）钢网变形； 6）钢网开孔与线路板存在不同方向的偏移； 防止或解决办法： 检查线路板定位治具是否良好，有无松动或移位，定位PIN与线路板是否匹配；确认钢网与线路板是否完全对中，线路板与钢网间是否存在夹角的情况，并进行相应的调整；检查钢网是否变形，钢网开孔是否与线路板焊盘存在不同方向的偏位现象，确认为钢网不良，确认处理。 锡膏使用相关要求： 1) 较为理想的使用环境温度为20~27℃，相对湿度为40%~60%RH。 2) 平时不使用时应密封保存在冰箱内（0~10℃）。 3) 使用时从冰箱中取出放置，须解冻3小时以上，使其达到室温。使用前要充分搅拌。 元件贴装不良相关原因分析与应对: 1、贴片机抛料原因分析与处理方法： 所谓抛料就是指贴片机在生产过种中，吸取元件之后未进行贴装，并将元件拋至拋料盒或其它地方，或者未吸取元件而执行以上的一个抛料动作。抛料造成材料的损耗，延长了生产时间，降抵了生产效率，提高了生产成本，为优化生产效率，降低成本，必须解决抛料率高的问题。以下为抛料主要原因及对策： 原因1：吸嘴问题，吸嘴变形、堵塞或破损造成气压不足，漏气，造成吸料不良，取料不正，识别不良而抛料。 对策：清洁或更换吸嘴； 原因2：识别系统问题，视觉不良，视觉或雷射镜头有灰尘或杂物干扰识别，识别光源选择不当和强度、灰度不够，还有可能识别系统本身已坏。 对策：清洁擦拭识别系统表面（反光镜片），保证反光镜片干净无杂物沾污等，调整光源强度、灰度，如故障仍未解决，检查并确认（影像）识别系统硬件； 原因3：取料位置不良，吸嘴在吸取元件时不在元件的中心位置，取料高度不正确（一般以碰到零件后下压0.05mm为准）而造成取料有偏移，识别时超出规定的允许误差而抛料。 对策：使用相机检查并确认取料位置，必要时调整取料位置； 原因4：真空问题，气压不足，真空气管通道不顺畅，有导物堵塞真空通道，或真空有泄漏造成气压不足，在对元件吸取时因吸取力度不够，元件未被吸上或元件被吸取后在贴装前途中掉落。 对策：检查贴装头各吸嘴对应的电磁阀真空值是否正常，清洁气路管道； 原因5：程序问题，所运行的贴装程序中元件参数设置不当，与来料实物尺寸，亮度等参数不符造成识别不良而抛料。 对策：修改元件参数，搜寻元件最佳参数设定； 原因6：来料的问题，来料不规则，元件引脚氧化等不合格产品。 对策：联络IQC，并将元件不良情况反馈至供应商进行改善； 原因7：供料器问题，供料器位置变形，供料器进料不良(供料器棘齿轮损坏，料带孔未卡在供料器的棘齿轮上，供料器下方有异物，弹簧老化，或电气不良)，造成取料位置不当或取料不良而抛料，或供料器损坏。 对策：供料器调整，清扫供料器平台，更换已坏部件或供料器； 当出现抛料不良并到现场进行处理时，技术人员应先询问设备操作员了解相关情况后，再根据观察分析直接找到问题所在，这样更能有效的找出问题，加以解决，同时提高生产效率，不占用过多的机器生产时间。 <三> 回流焊接不良相关原因分析与应对： 锡珠产生原因分析 一般来说，锡珠的产生原因是多方面，综合的。锡膏的印刷厚度、锡膏的组成及氧化度、模板的制作及开口、锡膏是否吸收了水分、元件贴装压力、元器件及焊盘的可焊性、再流焊温度的设置、外界环境的影响都可能是焊锡珠产生的原因。锡珠的直径大致在0.2mm～0.4mm 之间，也有超过此范围的，主要集中在片式阻容元件的周围。焊锡珠的存在，不仅影响了电子产品的外观，也对产品的质量埋下了隐患。原因是现代化印制板元件密度高，间距小，焊锡珠在使用时可能脱落，从而造成元件短路，影响电子产品的质量。 1、锡膏的金属含量。锡膏中金属含量其质量比约为88％～92％，体积比约为50%。当金属含量增加时，锡膏的黏度增加，就能有效地抵抗预热过程中汽化产生的力。另外，金属含量的增加，使金属粉末排列紧密，使其在熔化时更容结合而不被吹散。此外，金属含量的增加也可能减小锡膏印刷后的“塌落”，因此，不易产生焊锡珠。 2、锡膏的金属氧化度。在锡膏中，金属氧化度越高在焊接时金属粉末结合阻力越大，锡膏与焊盘及元件之间就越不浸润，从而导致可焊性降低。实验表明：焊锡珠的发生率与金属粉末的氧化度成正比。一般的，锡膏中的焊料氧化度应控制在0.05％以下，最大极限为0.15％。 3、锡膏中金属粉末的粒度。锡膏中粉末的粒度越小，锡膏的总体表面积就越大，从而导致较细粉末的氧化度较高，因而焊锡珠现象加剧。我们的实验表明：选用较细颗粒度的锡膏时，更容易产生焊锡粉。 4、锡膏在印制板上的印刷厚度。锡膏印刷后的厚度是印刷的一个重要参数，通常在120~200um之间。锡膏过厚会造成锡膏的“塌落”，促进焊锡珠的产生。 5、锡膏中助焊剂的量及焊剂的活性。焊剂量太多，会造成锡膏的局部塌落，从而使焊锡珠容易产生。另外，焊剂的活性小时，焊剂的去氧化能力弱，从而也容易产生锡珠。免清洗锡膏的活性较松香型和水溶型锡膏要低，因此就更有可能产生焊锡珠。 6、此外，锡膏在使用前，须进行3小时以上的解冻，否则，锡膏容易吸收水分，在回流焊接时焊锡飞溅而产生锡珠。 7、钢网开孔 合适的模板开孔形状及尺寸也会减少焊锡球的产生。 8．印制不良线路板的清洗 对印制不良线路板进行清洗时，若未清洗干净，印制板表面和过孔内就会残余的部分锡膏，焊接时就会形成锡珠。因此须加强操作员在生产过程中的责任心，与线路板的清洗方法，严格按照工艺要求进行生产，加强工艺过程的质量控制。 9、元件贴装压力及元器件的可焊性。 如果元件在贴装时压力过大，锡膏就容易被挤压到元件下面的阻焊层上，在再流焊时焊锡熔化跑到元件的周围形成焊锡珠。 解决方法： 减小贴装时的压力，并采用上面推荐使用的模板开口形式，避免锡膏被挤压到焊盘外边去。另外，元件和焊盘焊性也有直接影响，如果元件和焊盘的氧化度严重，也会造成焊锡珠的产生。经过热风整平的焊盘在锡膏印刷后，改变了焊锡与焊剂的比例，使焊剂的比例降低，焊盘越小，比例失调越严重，这也是产生焊锡珠的一个原因。 综上可见，焊锡珠的产生是一个极复杂的过程，我们在调整参数时应综合考虑，在生产中摸索经验，达到对焊锡珠的最佳控制。 无铅系列温度曲线基准： 根据现有焊接设备，结合现在使用焊膏的规格参数，结合产品实际的生产焊接情况制定出较为理想的温度曲线图（无铅系列）：  第一阶段为升温阶段，在这一阶段印制板从室温上升到150℃，持续时间为75秒左右，主要目的是使焊膏中的溶剂挥发，升温速度不可太快，一般控制在4℃/S以内。 第二阶段为预热保温阶段，其目的是除去过剩的溶剂及水分，以防止印制板因急剧升温带来的热应力，促使助焊剂和化。预热温度控制在150-200℃，预热时间控制在60~180秒范围内。锡膏开始熔化，润湿焊点部位。在该阶段需注意：既要使印制板和元器件充分预热，减少热冲击，又要避免过热，使助焊剂提前失效，造成板材、元器件损坏。 第三阶段为焊接阶段，220℃以上保持时间控制在25-50秒之间，时间不宜太长，焊接温度最高240℃以内。 第四阶段为冷却阶段，宜采用强风冷却，便于形成细密组织。 最后补充说的几句话： 1、出了问题，研发人员不能直接把问题丢给生产，硬件工程师应该具备量产的生产知识，并能够指导或者协助生产人员定位和解决问题，优化流程。硬件工程师的本质是对硬件产品的全部生命流程负责。不是就把原理图画好，PCB拉线拉好就结束了。 2、优化钢网的工作，不只是钢网生产环节的问题。PCB封装设计时，就需要充分考虑清楚，钢网开孔的大小。特别是BGA的钢网开孔尺寸非常影响良率。 3、SMT的问题，往往是来料和PCB的问题，不能只是盯着SMT这个环节。需要考虑采购、库存保管、PCB设计加工等等环节可能引入的风险。 |