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必须知道的SMT组装过程中避免焊球的便捷措施

  • 发表时间:2021-07-30 09:34:41
  • 来源:SMT组装
  • 人气:54

    SMC(表面贴装元件)由于其体积小、成本低和可靠性高的优点,在电子制造行业中越来越受欢迎。到目前为止,SMCs主要依靠回流焊接将其固定在PCB(印刷电路板)上,回流焊接的性能直接接近最终产品的性能。作为SMT(SurfaceMountTechnology)组装过程中常见的缺陷,焊球的产生原因很多,控制难度大,成为SMT组装过程中的一个主要问题。

    一般来说,焊球的直径在0.2mm到0.4mm之间,通常主要出现在芯片组件的侧面。有时,可以在IC和连接器的引脚周围找到焊球。一方面,焊球影响电子产品的外观。另一方面,锡球可能会脱落,导致SMD(SurfaceMountDevices)短路,大幅降低电子产品的可靠性,这对于高密度、细引脚的组装PCB来说尤其麻烦。

    时至今日,PCBA润泽五洲经过十多年的努力和专注,已成为专业的PCB解决方案供应商,包括PCB制造、元器件采购和SMT组装。我们仓库的工艺工程师一直在不断研究在SMT组装过程中击败锡球的必要措施,并根据他们对锡球原因的深入分析总结出一些得心应手的措施。

    焊球生成逻辑

    虽然回流焊后焊球最终会暴露出来,但整个组装过程中的每个环节都对它们的最终成型有所“贡献”。首先,由于塌陷或挤压,一些焊膏可能会留在焊盘外部。然后,残留的焊膏通常会聚集在焊盘周围,特别是在芯片组件的两侧。最后,残留的锡膏会在回流焊炉中熔化,随着温度的降低变成锡球。如果挤出过多的锡膏,就会产生更多的锡球。

    锡球的可能原因

    很明显,在SMT组装过程中,由于很多原因会产生锡球。原因一般可以分为两类:物质原因和技术原因。

    重大原因

    →焊膏

    一种。触变系数低;

    湾冷塌陷或轻微热塌陷;

    C。助焊剂过多或活性温度低;

    d.锡粉氧化或金属颗粒不均;

    e.吸湿;

    →印刷电路板

    一种。PCB焊盘间距小;

    湾可焊性低的焊盘或元件;

    →模板

    一种。带有毛刺的开口墙;

    →刮刀

    一种。重量太低;

    湾变形的刮刀。

    技术原因

    一种。量太大;

    湾钢网和PCB之间有残留焊膏;

    C。能量不平衡或焊接温度设置不当;

    d.贴装压力过高;

    e.PCB和钢网之间的空间太大;

    F。小角度刮刀;

    G。具有小开口的模板;

    H。焊膏使用不当;

    一世。其他原因包括人员、设备和环境。

    SMT组装过程中避免焊球的措施

    措施#1:选择符合SMT要求的焊膏。

    焊膏的选择直接影响焊接质量。当焊膏在焊盘上具有不适当的金属含量、氧化、IMC颗粒和厚度时,往往会制造焊球。在确定锡膏之前,需要先试用以确认是否可以应用于批量SMT组装。符合SMT要求的焊膏具有以下特性:

    1.金属含量高

    通常焊膏的金属含量为88%至92%。随着焊膏中金属含量的增加,焊膏的粘度也随之升高,这能够有效地克服汽化产生的应力。此外,较高的金属含量使金属粉末更致密,从而使金属粉末易于结合而不是分开。此外,较高的金属含量能够防止焊膏因难以形成的焊球而塌陷。

    2.湾锡膏的受控氧化

    就焊膏而言,较高的金属氧化物含量总是会导致金属粉末之间的结合电阻较高。此后,焊膏、焊盘和SMD之间的润湿性不足,降低了它们的可焊性。已经总结出焊球的出现与金属氧化物成正比。因此,焊膏中的氧化物应严格控制在0.05%以下,以防止产生锡球。

    3.较大的金属颗粒尺寸

    金属颗粒越小,焊膏的整体表面积越大,导致更高的氧化,增加了焊球生成的机会。

    d.减少焊盘上的焊膏厚度

    焊盘上锡膏的正常厚度在0.1mm到0.2mm之间。当焊盘上的锡膏太厚时,通常会导致塌陷,形成锡球。

    e.受控助焊剂含量和活性

    助焊剂含量过高容易导致焊膏部分塌陷,形成焊球。如果助焊剂的活性较低,则脱氧效果不佳,会产生锡球。

    F。适当的储存和应用

    一般而言,焊膏应在0至10℃的温度范围内储存。焊膏在使用前应进行预热处理,除非温度完全升至室温,否则不得使用。应按照规定的说明进行搅拌。从瓶中取出足够的焊膏后,应立即收回盖子。通过印刷的电路板必须在两个小时内进行回流焊接。

    措施#2:应正确设计模板开口。

    模板厚度应适当设计,开口率必须严格控制。模板厚度由PCB上间距最细的SMD决定。应选择相对较薄的模板,避免使用较厚的模板。

    当模板开孔的比例和开孔形状不合适时,可能会引起一些缺陷,从而导致锡球的产生。当开孔比例不合适时,焊膏往往会印刷到阻焊层上,从而在回流焊接过程中形成锡球。

    措施#3:应提高模板清洁质量。

    钢网清洗质量的提高有利于印刷质量的提高。在锡膏印刷过程中,应仔细清洁钢网表面,及时清除残留的锡膏,以防止回流焊过程中形成锡球。但是,如果模板清洁不当,留在模板开口底部的焊膏会堆积在开口周围,从而容易产生锡球。

    措施#4:应减少安装应力。

    实际上,安装应力也是导致锡球的主要原因,但很少引起人们的注意。安装应力由一些因素决定,例如PCB厚度、元件高度和贴片机喷嘴压力设置。如果贴装应力过高,焊膏会被挤压到焊盘外面,被挤压的焊膏在回流焊后会变成锡球。为了解决这个问题,可以将安装应力降低到可以将元件放置在印刷在焊盘上的焊膏上并可以适当压下的程度。不同的元件需要不同程度的安装应力,应合理设置。

    措施#5:应提高元件和焊盘的可焊性。

    元件和焊盘的可焊性直接影响焊球的产生。如果元件和焊盘都受到严重氧化,由于氧化物过多会消耗一些助焊剂,从而也会因焊接不完全和润湿性而产生锡球。因此,必须保证元件和PCB的来料质量。

    措施#6:应优化焊接温度曲线。

    焊球是在回流焊接过程中真正制造的,其过程包含四个阶段:预热、升温、回流焊接和冷却。预热和升温的目的是减少对PCB和元器件的热攻击,保证熔化的焊膏可以部分挥发,防止温度上升过快引起塌陷或飞溅,这是形成锡球的主要原因。

    要想在回流焊炉中获得优化的温度曲线,解决的办法是控制回流焊的温度,防止预热阶段温度上升过快。温升速度控制在2℃/s以下,锡膏、元器件、焊盘温度上升到120℃~150℃。因此,可以减少回流焊接阶段元件的热侵蚀。

    措施#7:其他元素应该得到很好的控制。

    通常,锡膏印刷的最佳温度范围为18至28℃,RH(相对湿度)为40%至70%。如果温度太高,锡膏的粘度会变低;如果RH太高,焊膏会吸收更多的水。这两种情况的结果都在于焊球的产生。因此,应控制好车间的温度和相对湿度。

    焊球缺陷的产生是一个如此复杂的过程,其产生的原因很多。因此,必须考虑综合因素来阻止焊球被激起。综上所述,模板设计要准确,开孔参数要符合SMT要求;焊膏必须按照严格的规定储存和使用;安装压力应控制在适当的范围内;应优化回流焊接温度曲线。

    根据PCB润泽五洲10多年的SMT组装经验,发现60%~80%的锡球是由于贴装压力不当造成的。因此,必须特别注意贴片机上的贴装压力设置,以免焊膏被挤压到焊盘外,从而增加焊膏产生的机会。