SMT 回流焊接作为电子制造中表面贴装技术的核心环节,主要是通过精准控制温度,让锡膏熔化后连接 SMT 电子元件与 PCB 板,实现永久结合,这一步的焊接质量直接决定了电子科技类产品的稳定性和常规使用的寿命。但实际生产中,回流焊接也是问题频发的环节,各种小故障不仅影响生产效率,还可能会引起产品批量报废,不少 SMT 工厂的技术人员都被这样一些问题困扰。今天就结合实际生产经验,详细聊聊回流焊接中常见的 14 个问题,以及对应的解决方案,希望能帮大家少走弯路。
回流焊接中最常见的问题之一就是不润湿或润湿不良,简单说就是焊锡合金没能在焊盘上充分铺展,没法形成牢固的焊点,这会直接影响焊点的可靠性,后续很容易出现接触不良的情况。造成这样的一个问题的原因挺多,首先是焊锡合金本身的质量和成分,流动性、润湿性不好的话,再怎么调参数也没用;其次是焊盘和基板表面有污染、氧化层,这些杂质会阻碍焊锡铺展;另外,温度曲线设置不当、焊接时间不够,或者焊锡和焊盘、基板的兼容性不好,也会导致润湿问题。解决起来其实不难,先检查焊锡和助焊剂的质量,选择适配性好的材料;然后适当提高预热或焊接温度,确保有足够的焊接时间让焊锡充分熔化;若条件允许,在氮气保护自然环境下焊接,能明显提升焊锡的润湿性能,尤其是针对精密元器件。
黑焊盘现象也是让人头疼的问题,看起来焊盘表面的化镍浸金(ENIG)镀层没什么问题,但下面的镍层已经变质,形成了脆性的黑色氧化物质,这会极度影响焊点的附着力,后期很容易出现脱落。这样的一个问题主要是镍的氧化物大量生成导致的,对比正常焊盘和黑焊盘会发现,黑焊盘的 P 含量明显更高,而且大多出现在镍槽使用一段时间后。想要改善这样的一种情况,关键是严控镍槽的常规使用的寿命,生产时把 P 含量维持在 7% 左右,一经发现 P 含量超标,就按时换镍槽液,避免加速镍层氧化。
连锡桥连现象也很常见,就是焊锡在相邻的导线或元件之间形成了不该有的连接,非常容易导致短路。这通常和线路设计、生产的基本工艺有关,比如元件引脚间距太近、线路分布过于密集,或者板面、引脚上有残留杂质,都会让焊锡顺着杂质或间隙形成桥连。解决这一个问题,首先要优化 PCB 板的线路设计,确保引脚间距适中且规则;其次要做好 PCB 板和元件的清洁工作,去除表面残留;焊接时适当调整温度曲线,控制焊锡的流动性,也能减少桥连的发生。
不共面或脱焊问题虽然出现概率不如前几个高,但后果很严重,会直接导致元件焊接不牢、脱落,还可能引发桥连、短路。造成这样的一个问题的原因比较复杂,温度曲线设置不当、焊盘设计不合理、锡膏印刷不均匀、贴片精度不够,甚至焊接材料选择不合适,都可能导致不共面或脱焊。解决时要从多方面入手,先根据锡膏和元件的特性调整温度曲线,确保温度和时间匹配;然后检查焊盘设计,优化锡膏印刷参数,提高贴片精度,让元件和焊盘充分贴合,这样才能避免脱焊问题。
墓碑现象听起来挺特别,其实就是焊接时元件一端从焊锡中翘起来,导致组装失效。这主要是元件两端受力不均造成的,比如锡膏印刷不均匀,一边多一边少,熔化后产生的张力不一样;或者贴片精度不够,元件摆放歪斜,焊接时一端受力过大,就容易翘起来。想要避免这种情况,关键是保证锡膏印刷均匀,让元件两端的焊锡量一致;同时提高贴片精度,确保元件摆放端正,焊接时两端受力均衡,这样就能有效减少墓碑现象。
助焊剂残留也是很多工厂会遇到的问题,焊接时助焊剂能帮助焊锡更好地附着,但焊接后残留的助焊剂会影响产品外观,严重时还可能导致绝缘性能下降,引发短路。这主要是因为焊接时助焊剂用量过多、温度和时间控制不当,或者焊接后清洗不彻底。解决这样的一个问题,首先要选择合适类型的助焊剂,根据焊接需求控制用量;其次优化清洗工艺,对于要求高的产品,采用超声清洗或等离子清洗,确保残留完全去除;如果是免洗锡膏,要选择残留量低、绝缘性能好的产品。
锡瘟现象可能很多人不太熟悉,但在航空、军事电子设备中很常见,因为这些设备可能会面临低温环境。锡在低温下会发生结构转变,从灰白色的 β- 锡变成脆性的粉末状 α- 锡,导致焊点失效。想要应对锡瘟,最有效的方法是对锡进行合金化,比如传统的 SnPb 共晶焊锡,因为含有 37% 的 Pb,就不会出现锡瘟现象;现在无铅焊接中,可以通过添加适量的其他金属元素,改善锡的稳定性,避免低温下的结构转变。
锡球现象不仅影响产品外观,还可能造成短路隐患,这是因为焊接时焊膏中的气体没能及时逸出,在焊点中形成了空洞,或者焊锡飞溅后形成的小锡珠。预防锡球产生,要从设计和工艺两方面入手,合理设计焊盘结构,确保通孔铜层厚度达标;优化助焊剂涂敷方法,避免助焊剂过多或分布不均;焊接时适当提升预热温度,让助焊剂和焊膏中的气体充分挥发,这样就能减少锡球和空洞的产生。
IC 元件芯吸现象也很棘手,简单说就是焊料没有在引脚和焊盘之间形成焊点,反而顺着引脚向上爬升,导致焊接失效。这主要是因为焊盘设计不合理、通孔铜层厚度不足,或者焊接时温度过高、热量分布不均。解决这个问题,需要改进 PCB 板设计,优化焊盘和过孔布局,确保焊点能正常散热;同时调整温度曲线,避免局部温度过高,让焊料能在引脚和焊盘之间充分润湿、凝固。
焊点空洞和 BGA 空洞问题也很常见,焊点空洞主要是助焊剂蒸发不彻底,在焊点凝固前没能完全逸出导致的;而 BGA 空洞除了助焊剂的问题,还和温度曲线设置、材料选择有关。解决焊点空洞,要控制好锡膏中助焊剂的比例,调整预热温度和时间,让助焊剂充分挥发;针对 BGA 空洞,要合理设置温度曲线,避免无铅材料和有铅材料混用,选择适配的锡膏,确保焊接时焊料能均匀铺展,气体顺利排出。
元件偏移问题在批量生产中很容易出现,一般来说,元件偏移量超过可焊端宽度的 50% 就属于不合格产品,会影响后续装配和焊接质量。造成偏移的原因有很多,贴片机精度不足、元件尺寸有偏差、锡膏粘性不够,或者贴装时压力不当,都可能会引起元件在焊接过程中移位。解决这个问题,首先要校准贴片机,确保贴装精度;其次检查元件尺寸容差,选择合格的元器件;同时调整锡膏参数,保证足够的粘性,贴装时控制好压力,避免元件移位。
元件破裂和焊点裂纹多是因为热应力和材料不匹配,焊接时温度变化过快,元件和 PCB 板的热膨胀系数不一样,就会产生应力,导致元件破裂或焊点出现裂纹。想要减少这种情况,要规范工艺流程,优化温度曲线,降低升温速率和降温速率,减少热冲击;同时选择热膨胀系数匹配的材料和设备,元件组装前要仔细检查,避免使用有损伤的元件,储存时也要注意环境,防止元件因受潮、碰撞出现隐性损伤。
最后是锡须问题,锡须是从锡镀层表面生长出来的细金属丝,虽然很细,但可能会导致相邻引脚短路,引发设备故障。锡须的形成主要和晶格应力、热膨胀不匹配有关,镀层在应力作用下会生长出晶须。解决这个问题,可以通过调节镀层及合金成分,添加其他元素改善镀层稳定性;或者对镀层进行退火等热处理,释放内部应力,抑制锡须生长。
上海桐尔在对接 SMT 工厂的过程中发现,很多回流焊接问题其实都是可以提前预防的,关键是要规范工艺流程、选择合适的材料和设备,同时做好日常的质量检测和设备维护。遇到问题时,不要盲目调整参数,要先找准原因,针对性解决,这样才可以既保证焊接质量,又提高生产效率。回流焊接作为电子制造的关键环节,只有把这些细节把控好,才能生产出高质量的电子产品。返回搜狐,查看更多
3、依据产品的项
2023年6月1
12月19日消息
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