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整理SMT回流焊接缺點、可能原因及可能對策
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,工作熊將其做了整理與修改並加入一些個人的見解,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打轉,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。
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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)。 |
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 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 )。 |
BGA錫球空焊或枕頭效應(HIP) |
1.錫膏量太少 |
1.增加鋼板厚度或加大開孔。 |
有腳SMD零件空焊 |
1.零件腳不平整 |
1.確認零件腳平整度符合規定。 |
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。 |
立碑/墓碑 |
1.焊墊兩端昇溫速度不一致、焊墊設計不當 |
1.增加熱阻(thermal relief)或焊墊設計最佳化。 |
冷焊 |
1.回流焊溫度太低 |
1.調高回流peak焊溫度至245℃~255℃。 |
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℃。 |
焊點龜裂 |
1.錫膏融化溫度太低 |
1.建議調高回焊的的Peak溫度。SAC305調高至245~255℃;Pd63Sn37調高至215~225℃。 |
註1、燈芯效應(Wick effect):燈芯是指蠟燭或油燈等燃燒時點著的部分,將細絲狀的纖維捻成束線,由於纖維與纖維間會形成一些極小的空隙,將芯線一端放至於液體內,這時液體會因為「毛細管作用(capillary action)」而沿著纖維間的縫隙移動。電路基板上的「燈芯效應」一般指基板在機械鑽孔時容易因為振動產生高溫熔融與快速旋轉的拉扯力而造成玻璃纖維與纖維間綻開,當後續電鍍銅作業時,液態銅會沿著基板纖維間的縫隙而有浸透的現象,其現象如同燈芯吸油的原理一樣,故以此稱之。
建議延伸閱讀:何謂「燈芯效應(wicking)」?燈芯現象在PCB會造成什麼品質問題?
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。
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(小)很多,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:
電路板零件掉落,該如何著手分析、判斷並釐清問題點
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