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淺談SMT不良率的原因及措施

作者:博維科技 時(shí)間:2022-12-31 13:52
錫膏印刷不良判定與相關(guān)原因分析:
錫膏印刷不均勻,錫膏量一多一少,會(huì)引起曼哈頓(立碑)現(xiàn)象。錫膏印刷太少或貼片偏位,易導(dǎo)致虛焊不良。錫膏量過多,使錫膏形狀崩塌,超出焊盤的錫膏在融化的過程中形成錫珠,易造成短路現(xiàn)象。元件表面或焊盤表面氧化,降低了可焊性,使得焊錫和元件及焊盤浸潤不良而形成虛焊,應(yīng)避免使用元件表面或線路板焊盤氧化的部品,以保持良好的可焊性。
錫膏印刷應(yīng)均勻,錫膏應(yīng)與焊盤尺寸、形狀相等,并與焊盤對(duì)齊,錫膏的最少用量應(yīng)覆蓋住焊盤的75%以上的面積,過量的錫膏最大覆蓋區(qū)域須小于1.2倍的焊盤面積,禁止與相鄰焊盤接觸。以下為印刷的相關(guān)不良判定標(biāo)準(zhǔn)與影響印刷不良的相關(guān)因素分析:
錫膏印刷不良的問題現(xiàn)象:
圖片1.png 圖片2.png
圖片3.png 
圖片4.png 
圖片5.png 
圖片6.png 
圖片7.png 
2. 影響錫膏印刷不良的原因分析


圖片8.png 
印刷錫膏在整個(gè)生產(chǎn)中引起的質(zhì)量問題占的比重較大,印刷質(zhì)量與模板的狀況、錫膏設(shè)備的刮刀、操作與清洗有
很大關(guān)系,解決這類問題要注意各方面的技術(shù)要求,一般來說要想印出高質(zhì)量的錫膏印刷,必須要有:
1)良好適宜的錫膏。
2)良好合理的模板。
3)良好的設(shè)備與刮刀。
4)良好的清洗方法與適當(dāng)?shù)那逑搭l次。
3. 錫膏印刷不良相關(guān)原因分析與處理方法:
3.1、坍塌
印刷后,錫膏往焊盤兩邊塌陷。產(chǎn)生的原因可能是:
1) 刮刀壓力太大。
2) 印刷板定位不穩(wěn)定。
3) 錫膏粘度或金屬含量過低。
防止或解決辦法:
調(diào)整刮刀壓力;重新固定印刷板;選擇合適粘度的錫膏。
3.2、錫膏厚度超下限或偏下限
產(chǎn)生的可能原因是:
1) 模板厚度不符合要求(太薄)。
2) 刮刀壓力過大。
3) 錫膏流動(dòng)性太差。
防止或解決辦法:
選擇厚度合適的模板;選擇顆粒度和粘度合適的錫膏;調(diào)整刮刀壓力。
3.3、厚度不一致
印刷后,焊盤上錫膏厚度不一致,產(chǎn)生的原因可能是:
1) 模板與印刷板不平行。
2) 錫膏攪拌不均勻,使得粘度不一致。
防止或解決辦法:
調(diào)整模板與印刷板的相對(duì)位置,印刷前充分?jǐn)嚢桢a膏。
3.4、邊緣和表面有毛刺
產(chǎn)生可能原因是錫膏粘度偏低,模板網(wǎng)孔孔壁粗糙或孔壁粘有錫膏。
防止或解決辦法:
鋼網(wǎng)投產(chǎn)前確認(rèn)檢查網(wǎng)孔的開孔質(zhì)量,印刷過程中要注意清洗網(wǎng)板。
3.5、印刷均勻
印刷不完全是指焊盤上部分地方?jīng)]印上錫膏。產(chǎn)生的可能原因是:
1) 網(wǎng)孔孔堵塞或部分錫膏粘在模板底部。
2) 錫膏粘度太小。
1) 錫膏中有較大尺寸的金屬粉末顆粒。
2) 刮刀磨損。
防止或解決辦法:清洗網(wǎng)孔和模板底部,選擇粘度合適的錫膏,并使得錫膏印刷能有效地覆蓋整個(gè)印刷區(qū)域,選擇金屬粉末顆粒尺寸與窗孔尺寸相對(duì)應(yīng)的錫膏。
3.6、拉尖
拉尖是指漏印后焊盤上的錫膏呈小山峰狀,產(chǎn)生的可能原因是:
印刷間隙或錫膏粘度太大,或鋼網(wǎng)與線路板脫模(即分離)速度過快。
防止或解決辦法:將印刷間隙調(diào)整為零間距或選擇合適粘度的錫膏,減小脫模速度。
3.7、偏位
偏位是指印刷后的錫膏偏離焊盤1/4及以上的距離,產(chǎn)生的可能原因是:
1) 線路板定位不良(線路板偏位或定位不牢),印刷時(shí)產(chǎn)生偏位;
2)印刷時(shí),線路板定位不平整,線路板與鋼網(wǎng)之間有間隙;
3)鋼網(wǎng)與線路板未對(duì)中(半自動(dòng)印刷機(jī));
4)印刷時(shí),線路板與鋼網(wǎng)間存在一定角度的夾角;
5)鋼網(wǎng)變形;
6)鋼網(wǎng)開孔與線路板存在不同方向的偏移;
防止或解決辦法:
檢查線路板定位治具是否良好,有無松動(dòng)或移位,定位PIN與線路板是否匹配;確認(rèn)鋼網(wǎng)與線路板是否完全對(duì)中,線路板與鋼網(wǎng)間是否存在夾角的情況,并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;檢查鋼網(wǎng)是否變形,鋼網(wǎng)開孔是否與線路板焊盤存在不同方向的偏位現(xiàn)象,確認(rèn)為鋼網(wǎng)不良,確認(rèn)處理。
錫膏使用相關(guān)要求:
1) 較為理想的使用環(huán)境溫度為20~27℃,相對(duì)濕度為40%~60%RH。
2) 平時(shí)不使用時(shí)應(yīng)密封保存在冰箱內(nèi)(0~10℃)。
3) 使用時(shí)從冰箱中取出放置,須解凍3小時(shí)以上,使其達(dá)到室溫。使用前要充分?jǐn)嚢琛?br /> 元件貼裝不良相關(guān)原因分析與應(yīng)對(duì):
1、貼片機(jī)拋料原因分析與處理方法:
所謂拋料就是指貼片機(jī)在生產(chǎn)過種中,吸取元件之后未進(jìn)行貼裝,并將元件拋至拋料盒或其它地方,或者未吸取元件而執(zhí)行以上的一個(gè)拋料動(dòng)作。拋料造成材料的損耗,延長了生產(chǎn)時(shí)間,降抵了生產(chǎn)效率,提高了生產(chǎn)成本,為優(yōu)化生產(chǎn)效率,降低成本,必須解決拋料率高的問題。以下為拋料主要原因及對(duì)策:
原因1:吸嘴問題,吸嘴變形、堵塞或破損造成氣壓不足,漏氣,造成吸料不良,取料不正,識(shí)別不良而拋料。
對(duì)策:清潔或更換吸嘴;
原因2:識(shí)別系統(tǒng)問題,視覺不良,視覺或雷射鏡頭有灰塵或雜物干擾識(shí)別,識(shí)別光源選擇不當(dāng)和強(qiáng)度、灰度不夠,還有可能識(shí)別系統(tǒng)本身已壞。
對(duì)策:清潔擦拭識(shí)別系統(tǒng)表面(反光鏡片),保證反光鏡片干凈無雜物沾污等,調(diào)整光源強(qiáng)度、灰度,如故障仍未解決,檢查并確認(rèn)(影像)識(shí)別系統(tǒng)硬件;
原因3:取料位置不良,吸嘴在吸取元件時(shí)不在元件的中心位置,取料高度不正確(一般以碰到零件后下壓0.05mm為準(zhǔn))而造成取料有偏移,識(shí)別時(shí)超出規(guī)定的允許誤差而拋料。
對(duì)策:使用相機(jī)檢查并確認(rèn)取料位置,必要時(shí)調(diào)整取料位置;
原因4:真空問題,氣壓不足,真空氣管通道不順暢,有導(dǎo)物堵塞真空通道,或真空有泄漏造成氣壓不足,在對(duì)元件吸取時(shí)因吸取力度不夠,元件未被吸上或元件被吸取后在貼裝前途中掉落。
對(duì)策:檢查貼裝頭各吸嘴對(duì)應(yīng)的電磁閥真空值是否正常,清潔氣路管道;
原因5:程序問題,所運(yùn)行的貼裝程序中元件參數(shù)設(shè)置不當(dāng),與來料實(shí)物尺寸,亮度等參數(shù)不符造成識(shí)別不良而拋料。
對(duì)策:修改元件參數(shù),搜尋元件最佳參數(shù)設(shè)定;
原因6:來料的問題,來料不規(guī)則,元件引腳氧化等不合格產(chǎn)品。
對(duì)策:聯(lián)絡(luò)IQC,并將元件不良情況反饋至供應(yīng)商進(jìn)行改善;
原因7:供料器問題,供料器位置變形,供料器進(jìn)料不良(供料器棘齒輪損壞,料帶孔未卡在供料器的棘齒輪上,供料器下方有異物,彈簧老化,或電氣不良),造成取料位置不當(dāng)或取料不良而拋料,或供料器損壞。
對(duì)策:供料器調(diào)整,清掃供料器平臺(tái),更換已壞部件或供料器;
當(dāng)出現(xiàn)拋料不良并到現(xiàn)場進(jìn)行處理時(shí),技術(shù)人員應(yīng)先詢問設(shè)備操作員了解相關(guān)情況后,再根據(jù)觀察分析直接找到問題所在,這樣更能有效的找出問題,加以解決,同時(shí)提高生產(chǎn)效率,不占用過多的機(jī)器生產(chǎn)時(shí)間。
<三> 回流焊接不良相關(guān)原因分析與應(yīng)對(duì):
錫珠產(chǎn)生原因分析
一般來說,錫珠的產(chǎn)生原因是多方面,綜合的。錫膏的印刷厚度、錫膏的組成及氧化度、模板的制作及開口、錫膏是否吸收了水分、元件貼裝壓力、元器件及焊盤的可焊性、再流焊溫度的設(shè)置、外界環(huán)境的影響都可能是焊錫珠產(chǎn)生的原因。錫珠的直徑大致在0.2mm~0.4mm 之間,也有超過此范圍的,主要集中在片式阻容元件的周圍。焊錫珠的存在,不僅影響了電子產(chǎn)品的外觀,也對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量埋下了隱患。原因是現(xiàn)代化印制板元件密度高,間距小,焊錫珠在使用時(shí)可能脫落,從而造成元件短路,影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量。
1、錫膏的金屬含量。錫膏中金屬含量其質(zhì)量比約為88%~92%,體積比約為50%。當(dāng)金屬含量增加時(shí),錫膏的黏度增加,就能有效地抵抗預(yù)熱過程中汽化產(chǎn)生的力。另外,金屬含量的增加,使金屬粉末排列緊密,使其在熔化時(shí)更容結(jié)合而不被吹散。此外,金屬含量的增加也可能減小錫膏印刷后的“塌落”,因此,不易產(chǎn)生焊錫珠。
2、錫膏的金屬氧化度。在錫膏中,金屬氧化度越高在焊接時(shí)金屬粉末結(jié)合阻力越大,錫膏與焊盤及元件之間就越不浸潤,從而導(dǎo)致可焊性降低。實(shí)驗(yàn)表明:焊錫珠的發(fā)生率與金屬粉末的氧化度成正比。一般的,錫膏中的焊料氧化度應(yīng)控制在0.05%以下,最大極限為0.15%。
3、錫膏中金屬粉末的粒度。錫膏中粉末的粒度越小,錫膏的總體表面積就越大,從而導(dǎo)致較細(xì)粉末的氧化度較高,因而焊錫珠現(xiàn)象加劇。我們的實(shí)驗(yàn)表明:選用較細(xì)顆粒度的錫膏時(shí),更容易產(chǎn)生焊錫粉。
4、錫膏在印制板上的印刷厚度。錫膏印刷后的厚度是印刷的一個(gè)重要參數(shù),通常在120~200um之間。錫膏過厚會(huì)造成錫膏的“塌落”,促進(jìn)焊錫珠的產(chǎn)生。
5、錫膏中助焊劑的量及焊劑的活性。焊劑量太多,會(huì)造成錫膏的局部塌落,從而使焊錫珠容易產(chǎn)生。另外,焊劑的活性小時(shí),焊劑的去氧化能力弱,從而也容易產(chǎn)生錫珠。免清洗錫膏的活性較松香型和水溶型錫膏要低,因此就更有可能產(chǎn)生焊錫珠。
6、此外,錫膏在使用前,須進(jìn)行3小時(shí)以上的解凍,否則,錫膏容易吸收水分,在回流焊接時(shí)焊錫飛濺而產(chǎn)生錫珠。
7、鋼網(wǎng)開孔
合適的模板開孔形狀及尺寸也會(huì)減少焊錫球的產(chǎn)生。
8.印制不良線路板的清洗
對(duì)印制不良線路板進(jìn)行清洗時(shí),若未清洗干凈,印制板表面和過孔內(nèi)就會(huì)殘余的部分錫膏,焊接時(shí)就會(huì)形成錫珠。因此須加強(qiáng)操作員在生產(chǎn)過程中的責(zé)任心,與線路板的清洗方法,嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行生產(chǎn),加強(qiáng)工藝過程的質(zhì)量控制。
9、元件貼裝壓力及元器件的可焊性。
如果元件在貼裝時(shí)壓力過大,錫膏就容易被擠壓到元件下面的阻焊層上,在再流焊時(shí)焊錫熔化跑到元件的周圍形成焊錫珠。
解決方法:
減小貼裝時(shí)的壓力,并采用上面推薦使用的模板開口形式,避免錫膏被擠壓到焊盤外邊去。另外,元件和焊盤焊性也有直接影響,如果元件和焊盤的氧化度嚴(yán)重,也會(huì)造成焊錫珠的產(chǎn)生。經(jīng)過熱風(fēng)整平的焊盤在錫膏印刷后,改變了焊錫與焊劑的比例,使焊劑的比例降低,焊盤越小,比例失調(diào)越嚴(yán)重,這也是產(chǎn)生焊錫珠的一個(gè)原因。
綜上可見,焊錫珠的產(chǎn)生是一個(gè)極復(fù)雜的過程,我們?cè)谡{(diào)整參數(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮,在生產(chǎn)中摸索經(jīng)驗(yàn),達(dá)到對(duì)焊錫珠的最佳控制。
無鉛系列溫度曲線基準(zhǔn):
根據(jù)現(xiàn)有焊接設(shè)備,結(jié)合現(xiàn)在使用焊膏的規(guī)格參數(shù),結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際的生產(chǎn)焊接情況制定出較為理想的溫度曲線圖(無鉛系列):
圖片9.png 
1、熱風(fēng)回流焊接時(shí)間與溫度的關(guān)系
第一階段為升溫階段,在這一階段印制板從室溫上升到150℃,持續(xù)時(shí)間為75秒左右,主要目的是使焊膏中的溶劑揮發(fā),升溫速度不可太快,一般控制在4℃/S以內(nèi)。
第二階段為預(yù)熱保溫階段,其目的是除去過剩的溶劑及水分,以防止印制板因急劇升溫帶來的熱應(yīng)力,促使助焊劑和化。預(yù)熱溫度控制在150-200℃,預(yù)熱時(shí)間控制在60~180秒范圍內(nèi)。錫膏開始熔化,潤濕焊點(diǎn)部位。在該階段需注意:既要使印制板和元器件充分預(yù)熱,減少熱沖擊,又要避免過熱,使助焊劑提前失效,造成板材、元器件損壞。
第三階段為焊接階段,220℃以上保持時(shí)間控制在25-50秒之間,時(shí)間不宜太長,焊接溫度最高240℃以內(nèi)。
第四階段為冷卻階段,宜采用強(qiáng)風(fēng)冷卻,便于形成細(xì)密組織。
最后補(bǔ)充說的幾句話:
1、出了問題,研發(fā)人員不能直接把問題丟給生產(chǎn),硬件工程師應(yīng)該具備量產(chǎn)的生產(chǎn)知識(shí),并能夠指導(dǎo)或者協(xié)助生產(chǎn)人員定位和解決問題,優(yōu)化流程。硬件工程師的本質(zhì)是對(duì)硬件產(chǎn)品的全部生命流程負(fù)責(zé)。不是就把原理圖畫好,PCB拉線拉好就結(jié)束了。
2、優(yōu)化鋼網(wǎng)的工作,不只是鋼網(wǎng)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的問題。PCB封裝設(shè)計(jì)時(shí),就需要充分考慮清楚,鋼網(wǎng)開孔的大小。特別是BGA的鋼網(wǎng)開孔尺寸非常影響良率。
3、SMT的問題,往往是來料和PCB的問題,不能只是盯著SMT這個(gè)環(huán)節(jié)。需要考慮采購、庫存保管、PCB設(shè)計(jì)加工等等環(huán)節(jié)可能引入的風(fēng)險(xiǎn)。

 

 
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