EDA365:SMT焊接質量與主要焊點缺陷分析,工藝和品質、生產

2020-12-19 EDA365網

SMT質量要求

質量是在設計和生產過程中實現的

返修的潛在問題

過去我們通常認為,補焊和返修,使焊點更加牢固,看起來更加完美,可以提高電子組件的整體質量。但這一傳統觀念並不正確。

返修工作都是具有破壞性的…返修會縮短產品壽命

1. 焊點要求

⑴ 產生電子信號或功率的流動

⑵ 產生機械連接強度

焊接後在焊料與被焊金屬界面生成金屬間合金層(焊縫)

優良焊點的定義

在設計考慮的使用環境、方式以及壽命期內,能夠保持其電氣性能和機械強度的焊點。

表面貼裝元件——優良焊點的條件

外觀條件:

a 焊點的潤溼性好

b 焊料量適中,避免過多或少

c 焊點表面表面應完整、連續平滑

d 無針孔和空洞

e 元器件焊端或引腳在焊盤上的位置偏差應符合規定要求

f 焊接後貼裝元件無損壞、端頭電極無脫落

內部條件

優良的焊點必須形成適當的IMC金屬間化合物(結合層)沒有開裂和裂紋

2. 檢測方法

(1) 目視檢查:簡便直觀,是評定焊點外觀質量的主要方法。

根據組裝板的組裝密度,應在2~5倍放大鏡或3~20倍立體顯微鏡下檢驗(並藉助照明)。

(2)自動檢測技術(AIT):AOI、ICT、X-ray等。

(3)其它檢測:必要時做破壞性抽檢,如金相組織分析等。

3.檢測標準

1.1企業標準、國內外行業標準、IPC-A-610 C、IPC-A-610 D

(1) IPC-A-610簡介

IPC-A-610是美國電子裝聯業協會制定的《電子組裝件外觀質量驗收條件的標準》,94年1月制定,96年1月修訂為B版,2000年1月修訂為C版。IPC-A-610是國際上電子製造業界普遍公認的可作為國際通行的質量檢驗標準。

IPC確立A-610標準的目的,是幫助製造商實現最高的SMT生產質量。

(2) IPC-A-610D

IPC-A-610D是無鉛焊接的電子組裝件驗收標準(2004年11月底推出)

IPC標準將電子產品劃分為三個級別

一級為通用類電子產品——包括消費類電子產品,部分計算機及外圍設備,以及對外觀要求不高而對其使用功能要求為主的產品。

二級為專用服務類電子產品——包括通訊設備、複雜商業機器、高性能長使用壽命要求的儀器。這類產品需要持久的壽命,但不要求必須保持不間斷工作,外觀上也允許有缺陷。

三級為高性能電子產品——包括持續運行或嚴格按指令運行的設備和產品,這類產品使用中不能出現中斷,例如醫用救生設備、飛行控制系統、精密測量儀器以及使用環境苛刻的高保證、高可靠性要求的產品。

1.2 將各級產品均分四級驗收條件,每一級又分為三個等級(1、2、3級)

1級:目標條件——是指近乎完美的或稱「優選」。這是希望達到但不一定總能達到的條件。

2級:可接受條件——是指組裝件在使用環境下運行能保證完整、可靠,但不是完美。可接受條件稍高於最終產品的最低要求條件。

3級:缺陷條件——是指組裝件在完整、安裝或功能上可能無法滿足要求。這類產品可根據設計、服務和用戶要求進行返工、修理、報廢或「照章處理」,其中「照章處理」須取得用戶認可。

4級:過程警示條件——是指雖沒有影響到產品的完整、安裝和功能,但存在不符合要求條件(非拒收)的一種情況。這些是由於材料、設計、操作、設備;工藝參數等造成的。需要製造者掌握對現有過程控制要求,採取有效改進措施。

1.3 接收或拒收的判定

接收或拒收的判定以合同、圖紙、技術規範、標準和參考文件為依據。

當文件發生衝突時,按以下優先次序執行:

a 用戶與製造商達成的協議文件。

b 反映用戶具體要求的總圖和總裝配圖。

c 在用戶或合同認可情況下,採用IPC-A-610標準。

d 用戶的其它附加文件。

A-610規定了怎樣把元器件合格地組裝到PCB上,對每種類(級)別的標準都提供了可測量的元器件位置和焊點尺寸,並提供了完成回流焊接後的外觀圖片。例如圖1標出了焊點的關鍵尺寸參數,表1列出了QFP焊點的相應技術指標。

IPC焊點檢驗標準舉例

SOP、QFP焊點檢驗標準

可接受二級 可接受三級

F=T/2+G F=T+G

(F—焊點高度 T—引腳厚度 G—引腳底面焊料厚度)

合格的焊點(IPC標準分三級)

Target - Class 1,2,3

Acceptable - Class 1,2,3

Defect - Class 1,2,3

IPC標準(分三級)

4.SMT再流焊接中

常見的焊接缺陷分析與預防對策

影響焊接質量的主要因素

(1) PCB設計

(2) 焊料的質量:合金成份及其氧化程度,無論有鉛、無鉛都應選擇共晶或近共晶焊料合金

(3) 助焊劑質量

(4) 被焊接金屬表面的氧化程度(元件焊端、PCB焊盤)

(5) 工藝:印、貼、焊(正確的 溫度曲線)

(6) 設備

(7) 管理

焊膏熔化不完全——全部或局部焊點周圍有未熔化的殘留焊膏。

潤溼不良——又稱不潤溼或半潤溼。元器件焊端、引腳或印製板焊盤不沾錫或局部不沾錫。

焊料量不足與虛焊或斷路(開路)——焊點高度達不到規定要求,會影響焊點的機械強度和電氣連接的可靠性,嚴重時會造成虛焊或斷路

吊橋和移位——吊橋又稱墓碑現象、曼哈頓現象;移位是指元器件端頭或引腳離開焊盤的錯位現象。

焊點橋接或短路——橋接又稱連橋。元件端頭之間、元器件相鄰的焊點之間以及焊點與鄰近的導線、過孔等電氣上不該連接的部位被焊錫連接在一起(橋接不一定短路,但短路一定是橋接)。

焊錫球——又稱焊料球、焊錫珠。是指散布在焊點附近的微小珠狀焊料。

氣孔——分布在焊點表面或內部的氣孔、針孔。或稱空洞。

焊點高度接觸或超過元件體(吸料現象)——焊接時焊料向焊端或引腳跟部移動,使焊料上升高度接觸元件體或超過元件體。

錫絲——元件焊端之間、引腳之間、焊端或引腳與通孔之間的微細錫絲。

元件裂紋缺損——元件體或端頭有不同程度的裂紋或缺損現象。

元件端頭鍍層剝落—元件端頭電極鍍層不同程度剝落,露出元件體材料。

爆米花現象

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