整理SMT回流焊接缺點、可能原因及其對策

整理SMT回流焊接缺點、可能原因及其對策這是一份在網路上流傳關於PCB組裝SMT回流(reflow)時的焊接問題點、可能原因及可能對策之整理表格,工作熊將其做了一些整理與修改並加入個人的見解,也順便將之前曾經在【工作狂人】部落格中發表過的許多相關文章做了超連結,讓表格更容易閱讀,也可以有更詳細的文章可以做進一步的研究與參考。

其實SMT的回流焊接問題,大體圍繞在溫度均勻、零件焊腳或電路板焊墊的吃錫性與錫膏印刷等三大要素,只要朝這三個方向去分析,SMT大部份的焊接問題都可以找到答案。

如果你發現文章中有什麼錯誤或疑問,歡迎留言檢討~

問題與現象 可能原因 可能對策
SMD零件漂移、旋轉

1.零件兩端受熱不均。

2.零件一端吃錫不佳。

1.1 增加熱阻(thermal relief)
1.2 Reflow採用馬鞍型並延長預熱(150~170℃)的時間。
2.1 確保零件及PCB焊墊無氧化。
2.2 確認零件的焊錫鍍層與錫膏的成份相容。

BGA錫球與錫球間短路

1.錫膏量過多

2.錫膏印刷偏移

3.錫膏坍塌

4.刮刀壓力過小
5.鋼板與電路板間隙太大

6.防焊印刷偏移(針對SMD佈線)

1.減少錫膏印刷量(降低鋼板厚度、減小鋼板開口 )。
2.1調整鋼板對位準度。2.2確認電路板拼板精度符合需求。
3.1調整Reflow曲線。3.2確認錫膏品質狀況。
4.增加刮刀的壓力及速度。
5.1檢查鋼板的張力符合規定且無變形。5.2檢查防焊與絲印層厚度符合規定
6.確認防焊印刷偏移覆蓋不可影響焊墊開口尺寸

BGA錫球空焊或枕頭效應(HIP)

1.錫膏量太少
2.錫球不沾錫
3.Vias-in-pad
4.電路板焊墊不吃錫
5.BGA或PCB高溫變形

6.錫膏印刷量不一致
7.錫球大小不一致或不平整

1.增加鋼板厚度或加大開孔
2.檢查錫球是否氧化。
3.變更設計為填孔作業或增加錫量。 4.檢查電路板是否焊墊氧化。
5.減緩昇溫速率、增加錫量、使用過爐載具
6.檢討鋼板的開孔及錫膏印刷參數。
7.確認錫球尺寸是否符合規定。

有腳SMD零件空焊

1.零件腳不平整
2.錫膏量太少
3.燈蕊效應(註1)

4.零件腳不吃錫
5.Vias-in-pad

6.電路板焊墊不吃錫

1.確認零件腳平整度符合規定。
2.增加鋼板厚度或加大開孔。
3.調降Reflow升溫速率或與供應商檢討零件腳吃錫性。(有一說烘烤錫膏,目的應該是讓錫高中的助焊劑揮發以降低錫膏的焊錫性,但工作熊真的不建議烘烤錫膏,因為無法準確控制助焊劑的殘餘量,反而會造成其他零件的空焊問題產生)
4.檢查零件腳是否氧化。
5.變更設計為填孔作業或錫膏印刷時避開孔洞。
6.檢查電路板焊墊是否氧化。

無腳SMD零件空焊
1.焊墊設計不當

2.焊墊兩端受熱不均

3.錫膏量太少
4.零件吃錫不佳

1.檢查電路板連接大面積銅箔的零件腳是否散熱太快致昇溫速度跟不上其他焊腳,考慮增加熱阻(thermal relief) 。如果有相同訊號的焊墊一定要以防焊膜分隔開或設計獨立焊墊,尺寸要適切。
2.減緩溫度曲線升溫速率或同零件的焊墊尺寸需一致。
3.增加錫膏量
4.零件必需符合吃錫之需求

立碑/墓碑

1.焊墊兩端昇溫速度不一致、焊墊設計不當
2.焊墊兩端吃錫性不同
3.焊墊兩端受熱不均 
4.Reflow溫度加熱過快

1.增加熱阻(thermal relief)或焊墊設計最佳化。
2.較佳的零件吃錫性
3.減緩溫度曲線升溫速率
4.在回流焊前先預熱到170℃。

冷焊

1.回流焊溫度太低

2.回流焊時間太短

3.Pin腳吃錫性問題
4.Pad吃錫性問題

1.調高回流peak焊溫度至245℃~255℃。
2.延長回流焊時間(>220℃以上至少40~60秒)
3.查驗Pin腳吃錫性。
4.查驗Pad吃錫性。

粒焊(未完全熔錫) 1.回流焊溫度過低

2.回流焊時間過短

3.錫膏污染或氧化

1.調高回流peak焊溫度至245℃~255℃
2.延長回流焊時間(>220℃以上至少40~60秒)。
3.錫膏必須保持
新鮮,開罐後必須在規定時間內用完。

焊點龜裂
焊點龜裂皺摺

1.熱衝擊(Thermal Shock)、冷卻速度過快 
2.PCB板翹產生應力,零件置放產生的應力
3.PCB Lay-out設計不當 4.錫膏量

1.降低冷卻速度。
2.避免PCB彎折,敏感零件的方向性,降低置放壓力。
3.個別的焊墊,零件長軸與折板方向平行。
4.增加錫膏量,適當的錫墊。


註1、燈蕊效應(Wick effect):燈蕊是指蠟燭或油燈等的蕊心,將細絲狀的纖維捻成線,由於纖維與纖維間會有極小的空隙,蕊線一端放至於液體內,這時液體會由於毛細管現象而沿著纖維間的縫隙移動。電路基板上的「燈蕊效應」一般指基板在機械鑽孔時容易因為振動而造成玻璃纖維與纖維綻開,當電鍍銅作業的時候,液態銅會沿著基板纖維間的縫隙而有浸透的問題,其現象如同燈蕊的原理,故以此稱之。

電路基板上的「燈蕊效應」一般指基板在機械鑽孔時容易因為振動而造成玻璃纖維與纖維綻開,當電鍍銅作業的時候,液態銅會沿著基板纖維間的縫隙而有浸透的問題,其現象如同燈蕊的原理,故以此稱之。

當電路板需要修補時,會以人工作業進行除錫的動作,一般會使用銅等細線捻成的寬扁帶狀繩(吸錫帶,Solder Wick)靠近銲錫的位置用烙鐵加熱,來將多餘的焊錫除去,也是利用此這種「燈蕊效應」或「毛細現象」原理的做法。

吸錫帶

本文所稱的「燈芯效應」則指錫膏沿著零件焊腳之表面爬錫的意思,其實工作熊個人不怎麼同意用「燈芯效應」來形容這個現象,因為其原因大多是零件焊腳的焊錫性(表面能)比電路板焊墊來得好很多(小),以致於reflow高溫時零件的焊腳把大部分錫膏都吸走了,所以應該也算是「空焊」的一種現象。


延伸閱讀:
何謂SMT「紅膠」製程?什麼時候該用紅膠呢?有何限制呢?
電路板零件掉落,該如何著手分析、判斷並釐清問題點
PCB焊接強度與IMC觀念

訪客留言內容(Comments)

No comments yet.


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)