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SMT电子厂PCBA贴片焊接品质工艺不良分析及红胶印刷溢胶判定标准汇总!

SMT电子厂PCBA贴片焊接品质工艺不良分析及红胶印刷溢胶判定标准汇总! PCBA电子智造技术之家
2017-03-22
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导读:中國最大SMT全自動錫膏印刷機及SMT回流焊技术交流社群,旨为所有錫膏印刷及回流焊接品質工藝工程技術同仁們提供一个優質交流互动的平台;欢迎大神级錫膏印刷及回流焊接技术领域人才加入;欢迎各公司售后技术人


对于电子制造业员工来说,要弄清楚電子廠整个PCBA的生产流程并不容易,为此小编特意把DIP插件与SMT贴片生产线上主要的工位整理成一个流程图,希望大家能够一目了然,清晰的记住生产线分为哪几段以及工位的区分。


SMT电子厂PCBA贴片焊接品质工艺不良分析及红胶印刷溢胶判定标准汇总!


造成BGA焊点空洞的原因有很多,但常见的是以下几种:


①锡膏,不同品牌的锡膏所含的松香量和活性成份有很大区别,因过多的松香量和活性成份产生的气体在恒温区无法完全挥发掉,气体残留于焊点内就形成空洞。

②BGA焊球或焊盘表面氧化或污染,在回流焊的恒温区,松香分解这些氧化物或污染物时形成水气无法完全排出,残留于焊点内形成空洞。

③BGA或PCB基材受潮,在回流焊高温时形成水汽从而形成空洞。

温度曲线,特别是恒温温度和时间没达到符合锡膏特性的最佳值(可叫锡膏供应商协助)。

 

(熱風迴焊爐温度曲线图


还有一个问题,BGA锡球内的空洞,pcb焊盘一侧的空洞,芯片端的焊盘空洞都有有什么区别。

①BGA球内空洞与BGA来料有关,如出现BGA球内空洞,你要取一几个BGA用x-Ray照下是否来料就有问题。

②BGA球内空洞与BGA基材受潮也有很大关系,你可将BGA烘烤后再贴片试下。

③锡膏造成的空洞可出现在任何位置,因为气体在熔化的锡内是可移动的。

④PCB焊盘侧空洞与PCB焊盘氧化,PCB受潮,焯盘上的via孔和锡膏都有关。



  随着电子行业的飞速发展,一些大型的电子加工企业,从最初的珠江三角洲到长江三角洲,乃至到现在的津京和环渤海一带,SMT已经成为主流,从最早的手贴片到现在的自动化设备贴片,大部分都是采用SMT焊锡膏工艺,但是很多公司的产品有避免不了的插装器件生产(如电脑工控,电源等产品),于是出现了较早的红胶工艺和较晚出现的通孔波峰焊工艺。但是红胶工艺的生产对于波峰焊的控制和PCB的可制造性设计都有很严格的要求,以下我只介绍印刷红胶工艺的设计、工艺参数等一系列要求,是通过我现在就职的海湾公司进行过一年的试验得出的有效经验共SMT行业参考!



红胶的选择和使用:


(1) 由于不是点胶工艺,而是印刷红胶工艺,所以对红胶的触变指数和粘度有一定要求,如果触变指数和粘度不好,印刷后成型不好,即塌陷现象,这样会有部分IC的本体粘不上红胶而备掉。(参考触变指数:4-5;参考粘度:(8-10)x1000000)

(2) 粘在线路板上未固化的胶可用丙酮或丙二醇醚类擦掉或用红胶专用清洗剂清洗


胶的认识:红胶,也称为SMT接着剂、SMT红胶,它是红色的膏体中均匀地分布着硬化剂、颜料、溶剂等的粘接剂,主要用来将元器件固定在印制板上,一般用点胶或钢网印刷的方法来分配.贴上元器件后放入烘箱或再流焊机加热硬化.它与所谓的焊膏是不相同的,一经加热硬化后,再加热也不会溶化,也就是说,贴片胶的热硬化过程是不可逆的. SMT贴片胶的使用效果会因热固化条件、被连接物、所使用的设备、操作环境的不同而有差异.使用时要根据生产工艺来选择贴片胶.

主要成分:基料(即主体高份子材料)、填料、固化剂、其它助剂等.

由于红胶受温度影响用本身粘度,流动性,润湿等特性,所以红胶要有一定的使用条件和规范的管理。

1、红胶要有特定流水编号,根据进料数量、日期、种类来编号。 

2、红胶要放在2~8℃的冰箱中保存,防止由于温度变化,影响特性。 

3 、红胶回温要求在室温下回温4小时,按先进先出的顺序使用。 

4、对于点胶作业,胶管红胶要脱泡,对于一次性未用完的红胶应放回冰箱保存,旧胶与新胶不能混用。 

5、要准确地填写回温记录表,回温人及回温时间,使用者需确认回温OK后方可使用。 

 

通常,红胶不可使用过期的。  在室温下可储存7天,在小于5℃时储存大于个6月,在5~25℃可储存大于30天。


设备选型根据工艺要求与产品特殊要求而定:


印刷方式

钢网刻孔要根据零件的类型,基材的性能来决定,其厚度和孔的大小及形状。其优点是速度快、效率高。

点胶方式

点胶是利用压缩空气,将红胶透过专用点胶头点到基板上,胶点的大小、多少、由时间、压力管直径等参数来控制,点胶机具有灵活的功能。 对于不同的零件,我们可以使用不同的点胶头,设定参数来改变,也可以改变胶点的形状和数量,以求达到效果,优点是方便、灵活、稳定。缺点是易有拉丝和气泡等。我们可以对作业参数、速度、时间、气压、温度调整,来尽量减少这些缺点。

针转方式

针转方式是将一个特制的针膜,浸入浅胶盘中每个针头有一个胶点,当胶点接触基板时,就会脱离针头,胶量可以借着针的形状和直径大小来变化。


使用SMT红胶印刷chip料和SOT 小外形晶体管时允许范围及拒收标准!


使用SMT贴片红胶印刷圆柱形和方形料时允许范围及拒收标准!


使用SMT红胶印刷IC时允许范围及拒收标准!

常见溢胶和浮高不良示范图!


SMT PCBA贴片外观检验标准及不良分析:


检验环境:

1、检验环境:温度:25+/-3℃,湿度:40-70%RH 

2.在距40W日光灯(或等效光源)1m之内,被检产品距检验员30cm之处进行外观判定 


抽样水准 

QA抽样标准:执行GB/T2828.1-2003 II级正常检验一次抽样方案 

AQL值:CR:0 MAJ: 0.25 MIN:0.65 


检验设备 

塞尺、放大镜、BOM清单、贴片位置图

SMT外观检验标准


检验项目: 

1,锡珠:●焊锡球违反最小电气间隙。●焊锡球未固定在免清除的残渣内或覆盖在保形涂覆下。●焊锡球的直径≤0.13mm可允收,反之,拒收。 


2,假焊:●元件可焊端与PAD间的重叠部分(J)清楚可见。(允收)●元件末端与PAD间的重叠部分不足(拒收) 


3,侧立:●宽度(W)对高度(H)的比例不超过二比一(允收)●宽度(W)对高度(H)的比例超过二比一(见左图)。●元件可焊端与PAD表面未完全润湿。●元件大于1206类。(拒收) 


4,立碑:●片式元件末端翘起(立碑)(拒收) 


立碑原因是什么?


        根据片式元件立碑发生的机理,立碑发生的原因也就需要从元件两端润湿力不均衡的原因方面进行分析。在实际生产过程中,可能导致两端润湿不均衡的原因很多,但并不是所有的原因都 一定会产生立碑,我们就来看看这些原因都有哪些?


  1. 元件两个焊接端子镀层可焊性不良,如果两个端子可焊性有差异,润湿能力不一样,就会产生两个不同的润湿力矩,就可能发生润湿不良、偏移或立碑问题。如果一端根本不润湿,立碑基本是妥妥的了。

  2. 两个焊盘沉积锡膏体积差异大,两处锡膏熔化所需要的热量不同而导致锡膏熔化速率差异而产生差异的润湿,就可能发生偏移、立碑的问题,但这个问题其实一般不容易发生,毕竟钢网的开孔差异也不会太大。

  3. 锡膏印刷偏位,如果锡膏印刷偏移而没有完全沉积在焊盘上,这可能导致元件端子不能与锡膏有效接触,可能根本就不接触锡膏或少量接触,这都极有可能产生立碑或偏移问题。

  4. 两个焊盘面积不同,这其实是设计上的问题,通常发生的可能是两个焊盘的设计方式不一样,一端是NSMD焊盘设计方式,另一端是SMD焊盘设计方式,这当然可能与产品电性能设计有关,如电源或接地脚就可能是这样的设计,这样的设计差异,可能导致两方面的问题,一是焊盘面积不一样影响锡膏熔化后在焊盘上的流动,其二就是两个焊盘的吸热和散热速率不一样,对应的焊盘温升差异,这就会导致锡膏熔化速率及润湿差异,进而导致偏移或立碑问题发生。

  5. 阻焊膜厚度,特别是在两个焊盘之间的阻焊膜,如果阻焊膜高于焊盘平面,在焊接时就相当于跷跷板,两端润湿的轻微差异都可能放大导致润湿不良或立碑效应。

  6. 焊盘间距过大,这在很多设计上都可能看到,两端间距大,这发生立碑的概率是很大的。

  7. 如果元件中间下面有锡膏存在,锡膏熔化后可能垫高元件而如阻焊膜作用一样导致立碑问题发生。

  8. 贴装压力不足,元件不能与锡膏有效接触,这可能导致传输过程中元件偏移而导致立碑。

  9. 氮气用量问题,现在的无铅工艺有时为了保证好的焊接效果而采用氮气回流,这对提高可焊性或减少焊点的空洞问题是有帮助的,但其实对于立碑效应,如果控制不当,可能适得其反。氮气的控制主要是控制氧气含量,氧气含量越低当然越好。但如果氧气浓度过度,由于没的氧气的阻碍,端子可焊性增加而焊料的润湿性也大有提高,这可能放大元件端子本身可焊性的差异,反而导致立碑问题的发生。

  10. 贴装精度不足也可能导致立碑,这也可以理解,这其实与锡膏印刷偏位机理一样,锡膏不能与元件的两个端子充分接触而导致两端的润湿差异,立碑或偏移就可能发生。

  11. Profile问题,如果升温速率太快,可能导致板上的温度升高或热量分布不均衡而导致立碑。


5,扁平、L形和翼形引脚偏移:●最大侧面偏移(A)不大于引脚宽度(W)的50%或0.5mm(0.02英寸)(允收)●最大侧面偏移(A)大于引脚宽度(W)的50%或0.5mm(0.02英寸)(拒收) 


6,圆柱体端帽可焊端侧面偏移:●侧面偏移(A)≤元件直径宽度(W)或PAD宽度(P)的25%(允收)●侧面偏移(A)大于元件直径宽度(W)或PAD宽度(P)的25%(拒收) 


7,片式元件-矩形或 方形可焊端元件侧面偏移:●侧面偏移(A)≤元件可焊端宽度(W)的50%或PAD宽度(P)的50%。(允收) ●侧面偏移(A)大于元件可焊端宽度(W)的50%或PAD宽度(P)的50%(拒收) 


8,J形引脚侧面偏移:●侧面偏移(A)小于或等于引脚宽度(W)的50%。(允收) ●侧面偏移(A)超过引脚宽度(W)的50%(拒收) 

连锡:●元件引脚与PAD焊接整齐,无偏移短路的现象。(允收) ●焊锡连接不应该连接的导线。(拒收)●焊锡在毗邻的不同导线或元件间形成桥接(拒收)

PCBA外观检验标准


9,反向: ●元件上的极性点(白色丝印)与PCB二极管丝印方向一致 (允收) ●元件上极性点(白色丝印)与PCB上二极管的丝印不一致 。(拒收) 


10,锡量过多:●最大高度焊点(E)可以超出PAD或延伸至可焊端的端帽金属镀层顶部,但不可延伸至元件体(允收) ●焊锡已延伸至元件体顶部。(拒收) 


11,反白:●有暴露存积电气材质的片式元件将材质面朝离印制面贴装●Chip零件每Pcs板只允许一个≤0402的元件反白。(允收) ●有暴露存积电气材质的,片式元件将材质面朝向印制面贴装(拒收)●Chip零件每Pcs板不允许两个或两个以上≤0402的元件反白。 


12,空焊:●元件引脚与PAD之间焊接点良湿润饱满,元件引脚无翘起 (允收) ●元件引脚排列不整齐(共面),妨碍可接受焊接的形成。(拒收) 


13,冷焊:●回流过程锡膏完全延伸,焊接点上的锡完全湿润且表面光泽。(允收)●焊锡球上的焊锡膏回流不完全,●锡的外观呈现暗色及不规则,锡膏有未完全熔解的锡粉。(拒收) 


14,少件:●BOM清单要求某个贴片位号需要贴装元件却未贴装元件 (拒收) 多件:●BOM清单要求某个贴片位号不需要贴装元件却已贴装元件;●在不该有的地方,出现多余的零件。(拒收) 


15,损件:●任何边缘剥落小于元件宽度(W)或元件厚度(T)的25%●末端顶部金属镀层缺失最大为50%(各末端) (允收) ●任何暴露点击的裂缝或缺口;●玻璃元件体上的裂缝、刻痕或任何损伤。●任何电阻材质的缺口。●任何裂缝或压痕。(拒收) 


16,起泡、分层:●起泡和分层的区域不超出镀通孔间或内部导线间距的25%。(允收) ●起泡和分层的区域超出镀通孔间或内部导线间距的25%。 ●起泡和分层的区域减少导电图形间距至违反最小电气间隙。(拒收)



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