第八章 SMT 工藝介紹
一、錫膏印刷工藝
1.1 影響印刷質量的要素
錫膏印刷質量對表面貼裝產品的質量影響很大，有統(tǒng)計資料表明，60%的返修理工板是因錫膏印刷不良引起故障的，絲印的好壞基本上決定了SMT好壞程度。所以在表面貼裝中嚴格把好錫膏印刷這一關。即使是最好的錫膏、設備和應用方法，也不一定充分保證得到可接受的結果。使用者必須控制工藝過程和設備變量，以達到良好的印刷品質。在印刷錫膏的過程中，基板放在工作臺上，機械地或真空夾緊定位，用定位銷或視覺來對準。在手工或半自動印刷機中，印刷刮板向下壓在模板上，使模板底面接觸到電路板頂面。當刮板走過所腐蝕的整個圖形區(qū)域長度時，錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。在錫膏已經(jīng)沉積之后，絲網(wǎng)在刮板之后馬上脫開(snap off)，回到原地。脫開距離與刮板壓力是兩個達到良好印刷品質的與設備有關的重要變量。還有絲印速度，絲印期間，刮板在絲印模板上的行進速度是很重要的，因為錫膏需要時間來滾動和流入絲孔內。如果允許時間不夠，那么在刮板的行進方向，錫膏在焊盤上將不平。決定印刷質量的因素還有：印刷脫模延時、印刷間隙等，只要較好地把握上述因素，一般印出來的錫膏圖形應平整，邊緣較齊。
錫膏(Solder Paste)選擇：
錫膏是由焊料合金和助焊劑等組成的混合物。錫膏中錫珠的大小選擇應適當，必須與絲印模板相匹配。粘度是錫膏的一個重要特性，從動態(tài)方面來說，在絲印行程中，其粘性越低，則流動性越好，易于流入絲印孔內，印到PCB的焊盤上。從靜態(tài)方面考慮，絲印刮過后，錫膏停留在絲印孔內，其粘性高，則保持其填充的形狀，而不會往下塌陷。
刮板(squeegee)類型:
分橡膠刮刀和金屬刮刀兩種。刮刀的磨損、壓力和硬度決定印刷質量，應該仔細監(jiān)測。對可接受的印刷品質，刮板邊緣應該鋒利和直線。刮板壓力低造成遺漏和粗糙的邊緣，而刮板壓力高或很軟的刮板將引起斑點狀的(smeared)印刷，甚至可能損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏，引起焊錫圓角不夠。
模板(stencil)類型:
分金屬與尼龍絲兩種。制作開孔的工藝過程控制開孔壁的光潔度和精度，而且開孔尺寸必須合適。有三種常見的制作模板的工藝：化學腐蝕、激光切割和加成(additive)工藝。為了達到良好的印刷結果，必須有正確的錫膏材料(粘度、金屬含量、最大粉末尺寸和盡可能最低的助焊劑活性)、正確的工具(印刷機、模板和刮刀)和正確的工藝過程(良好的定位、清潔拭擦)的結合。再者，印刷后的檢驗也是必不可少的，它可以大大地減少后道工序因印刷不良而造成的返修損失。
1.2錫膏絲印缺陷分析
缺陷類型
可能原因
改正行動
錫膏對焊盤位移
絲印模板未對準，模板或電路板不良
調整絲印機，測量模板或電路板
錫膏橋
錫膏過多，絲孔損壞
檢查模板
錫膏模糊
模板底面有錫膏、與電路板面間隙太多
清潔模板底面
錫膏面積縮小
絲孔有干錫膏、刮板速度太快
清洗絲孔、調節(jié)機器
錫膏面積太大
刮板壓力太大、絲孔損壞
調節(jié)機器、檢查模板
錫膏量多、高度太高
模板變形、與電路板之間污濁
檢查模板、清潔模板底面
錫膏下塌
刮板速度太快、錫膏溫度太高、吸入潮汽
調節(jié)機器、更換錫膏
錫膏高度變化大
模板變形、刮板速度太快、分開控制速度太快
調節(jié)機器、檢查模板
錫膏量少
刮板速度太快、塑料刮刀扣刮出錫膏
調節(jié)機器
二、表面貼裝工藝
貼裝是SMT工藝性相對較簡單的環(huán)節(jié)，只要調整好貼裝叁數(shù)及位置，貼裝的好壞就在于貼
片機的精度了。人為因素較小。不過由于貼裝誤差的客觀存在，所以貼裝后檢查是不可避免的，因為在這個地方修正貼錯的元器件比較簡單，易行，且不會損壞元器件，如果在焊接后修正就費事多了。
2.1 貼片機拋料原因分析及對策
貼片機拋料是指貼片機在生產過程中，吸到料之后不貼而是將料拋到拋料盒里或其它地方，
或者沒有吸到料而執(zhí)行拋料動作。
拋料的主要原因及對策主要有以下幾點：
2.1.1 來料的問題：
小型IC有些是管裝料，尺寸較小，取料困難，料帶較粘，取料時膠帶拉不開。
BGA為44mm的帶裝料，但44mm的Tape Feeder 不夠用而用56mm的，取料時拋料較多。
對策：來料為帶裝料，或手工定位；購買44mm Tape Feeder。
2.1.2 供料器的問題：
供料器位置變形，進料不良；供料器棘齒輪損壞，料帶孔沒有卡在供料器的棘
齒上；供料器下方有異物、彈簧老化或電氣不良，造成取料不到或取料不良而拋料。
對策：調整供料器，清掃供料器平臺(操作員負責)；更換已壞部件或供料器。
2.1.3 吸嘴問題：
吸嘴變形、堵塞、破損造成氣壓不足、漏氣，造成吸料不起，取料不正，識別通
不過而拋料。
對策：清潔、更換吸嘴（技術員負責）。
2.1.4 位置問題：
取料不在料的中心位置，而造成取料不正，有偏移，吸料時達不到設定的真空水
平而拋料。
對策：調整取料位置。（技術員負責）
2.1.5 真空問題：
氣壓不足，真空氣管信道不順暢，有雜物堵塞氣管信道或真空發(fā)生器損壞，產生
真空壓力不足，造成取料不起或取起后在去貼的途中脫落。
對策：清潔真空氣管信道，保養(yǎng)真空發(fā)生器。（技術員負責）
2.1.6 識別系統(tǒng)問題：
視覺不良，視覺或鐳射鏡頭不清潔，有雜物干擾識別。
對策：清潔、擦拭識別系統(tǒng)表面，保持干凈無雜物污染等。（技術員負責）
2.1.7 裝料問題：
裝料沒有裝好，供料孔沒有對準棘齒，或8mm以上Feeder供料間距沒有調對，取料位置不對造成取料不到。
對策：加強裝料培訓。（技術員負責培訓，操作員提高技能）
當拋料現(xiàn)象出現(xiàn)時，可以先詢問現(xiàn)場人員，再根據(jù)觀察、分析，直接找到問題所在，這樣
更能有效地找出問題，加以解決。
三、回流焊接工藝
回流焊接也是SMT中一項重要的工藝過程，回流焊爐的溫度曲線設定是否合理是焊接效果好壞的重要原因。溫度曲線跟鏈條速度及各溫區(qū)溫度設定值有重大關系。一般溫度曲線分預熱、保溫、回流焊接、冷卻四大部分。溫度曲線的設定沒有固定模式，一般是根據(jù)錫膏的性質和所焊接的PCB以及元器件的種類多少而定的，設定時以錫膏廠商提供的參考溫度曲線為基礎，結合PCB實際情況，根據(jù)自己的經(jīng)驗進行較小調整，一般在設定時多測幾次，直到達到滿意為止。
3.1回流焊接缺陷分析
錫珠(Solder Balls)：原因：1、絲印孔與焊盤不對位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB。 2、錫膏在氧化環(huán)境中暴露過多、吸空氣中水份太多。3、PCB受潮。4、加熱不精確，太慢并不均勻。5、加熱速率太快并預熱區(qū)間太長。6、錫膏干得太快。7、助焊劑活性不夠。8、太多顆粒小的錫粉。9、回流過程中助焊劑揮發(fā)性不適當。錫球的工藝認可標準是：當焊盤或印制導線的之間距離為0.13mm時，錫珠直徑不能超過0.13mm，或者在600mm平方范圍內不能出現(xiàn)超過五個錫珠。
錫橋(Bridging)：一般來說，造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀，包括 錫膏內金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易榨開，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。
開路(Open)：原因：1、錫膏量不夠。2、組件引腳的共面性不夠。3、錫濕不夠(不夠熔化、流動性不好)，錫膏太稀引起錫流失。4、引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有連線孔。引腳的共面性對密間距和超密間距引腳組件特別重要，一個解決方法是在焊盤上預先上錫。引腳吸錫可以通過放慢加熱速度和底面加熱多、上面加熱少來防止。也可以用一種浸濕速度較慢、活性溫度高的助焊劑或者用一種Sn/Pb不同比例的阻滯熔化的錫膏來減少引腳吸錫。
3.2焊錫膏回流焊接常見問題分析焊錫膏的回流焊接是用在SMT裝配工藝中的主要板級互連方法，這種焊接方法把所需要的焊接特性極好地結合在一起，這些特性包括易于加工、對各種SMT設計有廣泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作為最重要的SMT組件級和板級互連方法的時候，它也受到要求進一步改進焊接性能的挑戰(zhàn)，事實上，回流焊接技術能否經(jīng)受住這一挑戰(zhàn)將決定焊膏能否繼續(xù)作為首要的SMT焊接材料，尤其是在超細微間距技術不斷取得進展的情況之下。
3.2.1.未焊滿
未焊滿是在相鄰的引線之間形成焊橋。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都會導致未焊滿，這些因素包括：1，升溫速度太快；2，焊膏的觸變性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢復太慢；3，金屬負荷或固體含量太低；4，粉料粒度分布太廣；5；焊劑表面張力太小。但是，坍落并非必然引起未焊滿，在軟熔時，熔化了的未焊滿焊料在表面張力的推動下有斷開的可能，焊料流失現(xiàn)象將使未焊滿問題變得更加嚴重。在此情況下，由于焊料流失而聚集在某一區(qū)域的過量的焊料將會使熔融焊料變得過多而不易斷開。
除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未滿焊的常見原因：1，相對于焊點之間的空間而言，焊膏熔敷太多；2，加熱溫度過高；3，焊膏受熱速度比電路板更快；4，焊劑潤濕速度太快；5，焊劑蒸氣壓太低；6；焊劑的溶劑成分太高；7，焊劑樹脂軟化點太低。
3.2.2斷續(xù)潤濕
焊料膜的斷續(xù)潤濕是指有水出現(xiàn)在光滑的表面上，這是由于焊料能粘附在大多數(shù)的固體金屬表面上，并且在熔化了的焊料覆蓋層下隱藏著某些未被潤濕的點，因此，在最初用熔化的焊料來覆蓋表面時，會有斷續(xù)潤濕現(xiàn)象出現(xiàn)。亞穩(wěn)態(tài)的熔融焊料覆蓋層在最小表面能驅動力的作用下會發(fā)生收縮，不一會兒之后就聚集成分離的小球和脊狀禿起物。斷續(xù)潤濕也能由部件與熔化的焊料相接觸時放出的氣體而引起。由于有機物的熱分解或無機物的水合作用而釋放的水分都會產生氣體。水蒸氣是這些有關氣體的最常見的成份，在焊接溫度下，水蒸氣具極強的氧化作用，能夠氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金屬氧化物表面）。常見的情況是較高的焊接溫度和較長的停留時間會導致更為嚴重的斷續(xù)潤濕現(xiàn)象，尤其是在基體金屬之中，反應速度的增加會導致更加猛烈的氣體釋放。與此同時，較長的停留時間也會延長氣體釋放的時間。以上兩方面都會增加釋放出的氣體量，消除斷續(xù)潤濕現(xiàn)象的方法是：1，降低焊接溫度；2，縮短軟熔的停留時間；3，采用流動的惰性氣氛；4，降低污染程度。
3.2.3低殘留物
對不用清理的軟熔工藝而言，為了獲得裝飾上或功能上的效果，常常要求低殘留物，對功能要求方面的例子包括“通過在電路中測試的焊劑殘留物來探查測試堆焊層以及在插入接頭與堆焊層之間或在插入接頭與軟熔焊接點附近的通孔之間實行電接觸”，較多的焊劑殘渣常會導致在要實行電接觸的金屬表層上有過多的殘留物覆蓋，這會妨礙電連接的建立，在電路密度日益增加的情況下，這個問題越發(fā)受到人們的關注。
顯然，不用清理的低殘留物焊膏是滿足這個要求的一個理想的解決辦法。然而，與此相關的軟熔必要條件卻使這個問題變得更加復雜化了。為了預測在不同級別的惰性軟熔氣氛中低殘留物焊膏的焊接性能，提出一個半經(jīng)驗的模型，這個模型預示，隨著氧含量的降低，焊接性能會迅速地改進，然后逐漸趨于平穩(wěn)，實驗結果表明，隨著氧濃度的降低，焊接強度和焊膏的潤濕能力會有所增加，此外，焊接強度也隨焊劑中固體含量的增加而增加。實驗數(shù)據(jù)所提出的模型是可比較的，并強有力地證明了模型是有效的，能夠用以預測焊膏與材料的焊接性能，因此，可以斷言，為了在焊接工藝中成功地采用不用清理的低殘留物焊料，應當使用惰性的軟熔氣氛。
3.2.4間隙
間隙是指在組件引線與電路板焊點之間沒有形成焊接點。一般來說，這可歸因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引線共面性差；3，潤濕不夠；4，焊料損耗棗這是由預鍍錫的印刷電路板上焊膏坍落，引線的芯吸作用（2.3.4）或焊點附近的通孔引起的，引線共面性問題是新的重量較輕的12密耳（μm）間距的四芯線扁平集成電路(QFP棗Quad flat packs)的一個特別令人關注的問題，為了解決這個問題，提出了在裝配之前用焊料來預涂覆焊點的方法(9)，此法是擴大局部焊點的尺寸并沿著鼓起的焊料預覆蓋區(qū)形成一個可控制的局部焊接區(qū)，并由此來抵償引線共面性的變化和防止間隙，引線的芯吸作用可以通過減慢加熱速度以及讓底面比頂面受熱更多來加以解決，此外，使用潤濕速度較慢的焊劑，較高的活化溫度或能延緩熔化的焊膏(如混有錫粉和鉛粉的焊膏)也能最大限度地減少芯吸作用.在用錫鉛覆蓋層光整電路板之前，用焊料掩膜來覆蓋連接路徑也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。
3.2.5焊料成球
焊料成球是最常見的也是最棘手的問題，這指軟熔工序中焊料在離主焊料熔池不遠的地方凝固成大小不等的球粒；大多數(shù)的情況下，這些球粒是由焊膏中的焊料粉組成的，焊料成球使人們耽心會有電路短路、漏電和焊接點上焊料不足等問題發(fā)生，隨著細微間距技術和不用清理的焊接方法的進展，人們越來越迫切地要求使用無焊料成球現(xiàn)象的SMT工藝。
引起焊料成球（1，2，4，10）的原因包括：1，由于電路印制工藝不當而造成的油漬;2，焊膏過多地暴露在具有氧化作用的環(huán)境中;3，焊膏過多地暴露在潮濕環(huán)境中;4，不適當?shù)募訜岱椒?5，加熱速度太快;6，預熱斷面太長;7，焊料掩膜和焊膏間的相互作用;8，焊劑活性不夠;9，焊粉氧化物或污染過多;10，塵粒太多;11，在特定的軟熔處理中，焊劑里混入了不適當?shù)膿]發(fā)物;12，由于焊膏配方不當而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前沒有充分恢復至室溫就打開包裝使用；14、印刷厚度過厚導致“塌落”形成錫球；15、焊膏中金屬含量偏低。
3.2.6焊料結珠
焊料結珠是在使用焊膏和SMT工藝時焊料成球的一個特殊現(xiàn)象.，簡單地說，焊珠是指那些非常大的焊球，其上粘帶有(或沒有)細小的焊料球(11).它們形成在具有極低的托腳的組件如芯片電容器的周圍。焊料結珠是由焊劑排氣而引起，在預熱階段這種排氣作用超過了焊膏的內聚力，排氣促進了焊膏在低間隙組件下形成孤立的團粒，在軟熔時，熔化了的孤立焊膏再次從組件下冒出來，并聚結起。
焊接結珠的原因包括：1，印刷電路的厚度太高;2，焊點和組件重迭太多;3，在組件下涂了過多的錫膏;4，安置組件的壓力太大;5，預熱時溫度上升速度太快;6，預熱溫度太高;7，在濕氣從組件和阻焊料中釋放出來;8，焊劑的活性太高;9，所用的粉料太細;10，金屬負荷太低;11，焊膏坍落太多;12，焊粉氧化物太多;13，溶劑蒸氣壓不足。消除焊料結珠的最簡易的方法也許是改變模版孔隙形狀，以使在低托腳組件和焊點之間夾有較少的焊膏。
3.2.7焊接角焊接抬起
焊接角縫抬起指在波峰焊接后引線和焊接角焊縫從具有細微電路間距的四芯線組扁平集成電路(QFP)的焊點上完全抬起來，特別是在組件棱角附近的地方，一個可能的原因是在波峰焊前抽樣檢測時加在引線上的機械應力，或者是在處理電路板時所受到的機械損壞(12)，在波峰焊前抽樣檢測時，用一個鑷子劃過QFP組件的引線，以確定是否所有的引線在軟溶烘烤時都焊上了；其結果是產生了沒有對準的焊趾，這可在從上向下觀察看到，如果板的下面加熱在焊接區(qū)/角焊縫的間界面上引起了部分二次軟熔，那幺，從電路板抬起引線和角焊縫能夠減輕內在的應力，防止這個問題的一個辦法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)進行抽樣檢查。
3.2.8豎碑（Tombstoning）
豎碑（Tombstoning）是指無引線組件(如片式電容器或電阻)的一端離開了襯底，甚至整個組件都支在它的一端上。
Tombstoning也稱為Manhattan效應、Drawbridging 效應或Stonehenge 效應，它是由軟熔組件兩端不均勻潤濕而引起的；因此，熔融焊料的不夠均衡的表面張力拉力就施加在組件的兩端上，隨著SMT小型化的進展，電子組件對這個問題也變得越來越敏感。
此種狀況形成的原因：1、加熱不均勻；2、組件問題：外形差異、重量太輕、可焊性差異；3、基板材料導熱性差，基板的厚度均勻性差；4、焊盤的熱容量差異較大，焊盤的可焊性差異較大；5、錫膏中助焊劑的均勻性差或活性差，兩個焊盤上的錫膏厚度差異較大，錫膏太厚，印刷精度差，錯位嚴重；6、預熱溫度太低；7、貼裝精度差，組件偏移嚴重。
3.2.9 Ball Grid Array (BGA)成球不良
BGA成球常遇到諸如未焊滿，焊球不對準，焊球漏失以及焊料量不足等缺陷，這通常是由于軟熔時對球體的固定力不足或自定心力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠，高阻擋厚度或高放氣速度造成的；而自定力不足一般由焊劑活性較弱或焊料量過低而引起。
BGA成球作用可通過單獨使用焊膏或者將焊料球與焊膏以及焊料球與焊劑一起使用來實現(xiàn); 正確的可行方法是將整體預成形與焊劑或焊膏一起使用。最通用的方法看來是將焊料球與焊膏一起使用，利用錫62或錫63球焊的成球工藝產生了極好的效果。在使用焊劑來進行錫62或錫63球焊的情況下，缺陷率隨著焊劑粘度，溶劑的揮發(fā)性和間距尺寸的下降而增加，同時也隨著焊劑的熔敷厚度，焊劑的活性以及焊點直徑的增加而增加，在用焊膏來進行高溫熔化的球焊系統(tǒng)中，沒有觀察到有焊球漏失現(xiàn)象出現(xiàn)，并且其對準精確度隨焊膏熔敷厚度與溶劑揮發(fā)性，焊劑的活性，焊點的尺寸與可焊性以及金屬負載的增加而增加，在使用錫63焊膏時，焊膏的粘度，間距與軟熔截面對高熔化溫度下的成球率幾乎沒有影響。在要求采用常規(guī)的印刷釋放工藝的情況下，易于釋放的焊膏對焊膏的單獨成球是至關重要的。整體預成形的成球工藝也是有很好發(fā)展前途的。減少焊料鏈接的厚度與寬度對提高成球的成功率也是相當重要的。
3.2.10形成孔隙
形成孔隙通常是一個與焊接接頭的相關的問題。尤其是應用SMT技術來軟熔焊膏的時候，在采用無引線陶瓷芯片的情況下，絕大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是處于LCCC焊點和印刷電路板焊點之間，與此同時，在LCCC城堡狀物附近的角焊縫中，僅有很少量的小孔隙，孔隙的存在會影響焊接接頭的機械性能，并會損害接頭的強度，延展性和疲勞壽命，這是因為孔隙的生長會聚結成可延伸的裂紋并導致疲勞，孔隙也會使焊料的應力和協(xié)變增加，這也是引起損壞的原因。此外，焊料在凝固時會發(fā)生收縮，焊接電鍍通孔時的分層排氣以及夾帶焊劑等也是造成孔隙的原因。
在焊接過程中，形成孔隙的械制是比較復雜的，一般而言，孔隙是由軟熔時夾層狀結構中的焊料中夾帶的焊劑排氣而造成的(2，13)孔隙的形成主要由金屬化區(qū)的可焊性決定，并隨著焊劑活性的降低，粉末的金屬負荷的增加以及引線接頭下的覆蓋區(qū)的增加而變化，減少焊料顆粒的尺寸僅能銷許增加孔隙。此外，孔隙的形成也與焊料粉的聚結和消除固定金屬氧化物之間的時間分配有關。焊膏聚結越早，形成的孔隙也越多。通常，大孔隙的比例隨總孔隙量的增加而增加.與總孔隙量的分析結果所示的情況相比，那些有啟發(fā)性的引起孔隙形成因素將對焊接接頭的可靠性產生更大的影響，控制孔隙形成的方法包括:1，改進組件/衫底的可焊性;2，采用具有較高助焊活性的焊劑;3，減少焊料粉狀氧化物;4，采用惰性加熱氣氛.5，減緩軟熔前的預熱過程.與上述情況相比，在BGA裝配中孔隙的形成遵照一個略有不同的模式(14).一般說來.在采用錫63焊料塊的BGA裝配中孔隙主要是在板級裝配階段生成的.在預鍍錫的印刷電路板上，BGA接頭的孔隙量隨溶劑的揮發(fā)性，金屬成分和軟熔溫度的升高而增加，同時也隨粉粒尺寸的減少而增加;這可由決定焊劑排出速度的粘度來加以解釋.按照這個模型，在軟熔溫度下有較高粘度的助焊劑介質會妨礙焊劑從熔融焊料中排出，因此，增加夾帶焊劑的數(shù)量會增大放氣的可能性，從而導致在BGA裝配中有較大的孔隙度.在不考慮固定的金屬化區(qū)的可焊性的情況下，焊劑的活性和軟熔氣氛對孔隙生成的影響似乎可以忽略不計.大孔隙的比例會隨總孔隙量的增加而增加，這就表明，與總孔隙量分析結果所示的情況相比，在BGA中引起孔隙生成的因素對焊接接頭的可靠性有更大的影響，這一點與在SMT工藝中空隙生城的情況相似。
總結
焊膏的回流焊接是SMT裝配工藝中的主要的板極互連方法，影響回流焊接的主要問題包括：底面組件的固定、未焊滿、斷續(xù)潤濕、低殘留物、間隙、焊料成球、焊料結珠、焊接角焊縫抬起、Tombstoning、BGA成球不良、形成孔隙等，問題還不僅限于此，在本文中未提及的問題還有浸析作用，金屬間化物，不潤濕，歪扭，無鉛焊接等.只有解決了這些問題，回流焊接作為一個重要的SMT裝配方法，才能在超細微間距的時代繼續(xù)成功地保留下去。
附：1.BGA焊接爐溫曲線要求：（錫膏為63Pb/37Sn）
110°C ~ 130°C
>60 Sec
130°C ~ 160°C
45 ~ 90 Sec
183°C ~ 183°C
60 ~ 90 Sec
頂 點 溫 度
215±5°C
升 降 溫 速 率
<2°C /Sec
2. 爆米花現(xiàn)象(Popcorn)
主要會在環(huán)氧樹脂等非氣密性封裝組件發(fā)生，包括PCB和IC.當濕氣敏感組件暴露在環(huán)境中，濕氣會滲透進封裝材料，聚集在內部接口.當組件經(jīng)過回流焊接高溫時，聚集在內部的濕氣會因快速的溫升而瞬間氣化，在內部產生較大的應力，導致內部發(fā)生分層，嚴重的稱為爆米花現(xiàn)象.對于PCB，如果已經(jīng)暴露過長時間而吸收濕氣，應當進行烘烤，否則會發(fā)生分層現(xiàn)象.一般PCB廠商會標識PCB可暴露時間，在允許時間之內，通常不需烘烤。
四、手工烙鐵焊接技術
使用電烙鐵進行手工焊接，掌握起來并不因難，但是要有一些技朮要領。長期從事電子產品生產的人們總結出了焊接的四個要素(又稱4M):材料、工具、方式﹑方法及操作者。其中最主要的當然還是人的技能。沒有經(jīng)過相當時間的焊接實踐和用心體驗、領會，就不能掌握焊接的技術要領；即使是從事焊接工作較長時間的技術工人，也不能保證每個焊點的質最。只有充分了解焊接原理再加上用心的實踐，才有可能在較短的時間內學會焊接的基本技能。下面介紹的一些具體方法和注意要點，是初學者迅速掌握焊接技能的快捷方式。
初學者應該勤于練習，不斷提高操作技藝，不能把焊接質量問題留到整機電路調試的時候再去解決。
4.1 焊接操作的正確姿勢
掌握正確的操作姿勢，可以保證操作者的身心健康，減輕勞動傷害。為減少焊劑加熱時揮發(fā)出的化學物質對人的危害，減少有害氣體的吸入量。一般情況下，烙鐵到鼻子的距離應不少于20cm，通常以30cm為宜。
電烙鐵有幾種握法，反握法的動作穩(wěn)定，長時間操作不易疲勞，適于大功率烙鐵的操作；正握法適于中功率烙鐵或帶彎頭電烙鐵的操作；一般在操作臺上焊接印刷制板等焊件時，多采用握筆法。
焊錫絲一般有兩種成份。由于焊錫絲中含有一定比例的鉛，而鉛是對人體有害的一種金屬，因此操作時應該戴手套或大操作后洗手，避免食入鉛塵。
電烙鐵使用以后，一定要穩(wěn)妥地放大烙鐵架上，并注意導線等物不要碰到烙鐵頭，以免燙傷導線，造成漏電等事故。
4.2 焊接操作的基本步驟
掌握好烙鐵的溫度和焊接時間，選擇適當?shù)睦予F頭和焊點的接觸位置，才可能得到良好
的焊點。 正確的焊接操作過程可以分成五個步驟：
4.2.1備施焊：右手握烙鐵，進入備焊狀態(tài)。要求烙鐵頭保持干凈，無焊渣等氧化物，并在表面鍍上一層焊錫。
4.2.2加熱焊件: 烙鐵頭靠在兩焊件的連接處，加熱整個焊件全體，時間大約為1-2秒種。對于
在印制板上焊接元器件來說，要注意使烙鐵頭同時接觸焊盤和元器件的引線。
4.2.3送入焊絲: 焊件的焊接面被加熱到一定溫度時，焊錫絲從烙鐵對面接觸焊件。注意：不要
把焊錫絲送到烙鐵頭上。
4.2.4移開焊絲: 當焊絲熔化一定量后，立即向左上45℃方向移開焊絲。
4.2.5移開烙鐵: 焊錫浸潤焊盤和焊件的施焊部位以后，向右上45℃方向移開烙鐵，結束焊接。
從第三步開始到第五步結束，時間大約也是1~2分鐘。
對于熱容量小的焊件，例如印制板上較細導線的連接，可以簡化為三步操作：
(1) 準備:同上步驟一。
(2) 加熱與送絲：烙鐵頭放大焊件上后即放入焊絲。
(3) 去絲移烙鐵：焊錫在焊接面上擴散達到預期范圍后，立即取開焊絲并移開烙鐵，并注意
焊絲的時間不得滯后于移開烙鐵的時間。
對于吸收低熱量的焊件而言，上述整個過程不過2~~4秒鐘，各步驟時間的節(jié)奏控制，順序的準確掌握，動作的熟練協(xié)調，都是要通過大量實踐并用心體會才能解決的問題。有人總結出了五大步驟操作法中用數(shù)秒的辦法控制時間：烙鐵接觸焊點后數(shù)一﹑二(約2秒鐘)，送入焊絲后數(shù)三﹑四，移開烙鐵，焊絲熔化量要靠觀察決定。此辦法可以參考，但由于烙鐵功率﹑焊點熱量的差別等因素，實際掌握焊接火候并無規(guī)定可循，必須具體條件具體對待。試想，對于一個熱量較大的焊點，若使用功率較小的烙鐵焊接時，大上述時間內，可能溫度還不能使焊錫熔化，那幺還談什么焊接呢﹖
4.3 焊接溫度與加熱時間
適當?shù)臏囟葘π纬闪己玫暮更c是不可少的。這個溫度究竟如何掌握呢？當根據(jù)有關數(shù)據(jù)
可以很清楚地查出不同的焊件材料所需要的量佳溫度，得到有關曲線。但是，在一般的焊接過
程中，不可能使用溫度計之類的儀表來隨時檢測，而是希望用更直觀明確的方法來了解焊件溫度。
經(jīng)過經(jīng)驗得出，烙鐵頭在焊件上停留的時間與焊件溫度的升高是正比關系。同樣的烙鐵，
加熱不同熱量的焊件時，想達到同樣焊接溫度，可以通過控制加熱時間來實現(xiàn)。但在實踐中又不能僅僅依此關系決定加熱時間，用中小功率烙鐵加熱較大的時件時，無論烙鐵停留的時間多長，焊件的溫度也上不去，原因是烙鐵的供熱容量小于焊件和烙鐵在空氣中散失的熱量。此外，為防止內部過熱損壞，有些元器件也不允許長期加熱。
加熱時間對焊和焊點的影響及其外部特征是什幺呢？如果加熱時間不足，會使焊料不能
充分浸潤焊件而形成松香夾渣而虛焊。反之，過量的加熱，除有可能造成元器件損壞以外，還有如下危害和外部特征：
（1） 點外觀變差。如果焊錫已經(jīng)浸潤焊件以后還繼續(xù)進行過量的加熱，將使助焊劑全部揮發(fā)完，造成熔態(tài)焊錫過熱；當烙鐵離開時容易拉出錫尖，同時焊點表面發(fā)黑，出現(xiàn)粗糙顆粒，失去光澤。
（2） 高溫造成所加松香助焊劑的分解碳化。松香一般在210℃開始分解，不僅失去助焊劑的作用，而且造成焊點夾渣形成缺陷。如果在焊接中發(fā)現(xiàn)松香發(fā)黑，肯定是加熱時間過長所致。
（3） 過量的受熱會破壞印制板上銅箔的粘合層，導致銅箔焊般的剝落。因此，在適當?shù)募訜釙r間里，準確掌握加熱火候是優(yōu)質焊接的關鍵。
4.4 接操作的具體手法
在保證得到優(yōu)質的目標下，具體的焊接操作手法可以因人而異，但下面這些前人總結的方法，對初學者的指導作用是不可忽略的。
(1) 保持烙鐵頭的清潔
焊接時，烙鐵頭長期處于高溫狀態(tài)，又接觸焊劑等弱酸性物質，其表面很容易氧化并沾上一層黑色雜質。這些雜質形成隔熱層。妨礙了烙鐵頭與焊件之間的熱傳導。因此，要注意在烙鐵架上蹭去雜質。用一塊濕布或濕海棉隨時擦拭烙鐵頭，也是常用的方法之一。對于普通烙鐵頭，在污染嚴重時可以使用銼刀銼去表面氧化層。對于長壽命烙鐵頭，就絕對不能使用這種方法了。
(2) 靠增加接觸面積來加快傳熱
加熱時，應該讓焊件上需要焊錫浸潤的各部分均勻受熱，而不是僅僅加熱焊件的一部分，更不要采用烙鐵對焊件增加壓力的辦法，以免造成損壞或不易覺察的陷患。有些初學者企圖加快焊接，用烙鐵頭對焊接面施加壓力，這是不對的。正確的方法是，要根據(jù)焊件的形狀選用不同的烙鐵頭，或者自己修整烙鐵頭，讓烙鐵頭與焊件形成面的接觸而不是點或線的接觸。這樣，就能大大提高效率。
(3) 加熱要靠焊錫橋
在非流水線作業(yè)中，焊接的焊點形狀是多種多樣的，不大可能不斷更換烙鐵頭。要提高加熱的效率，需要有進行熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋，就是靠烙鐵頭上保留焊錫加熱時烙鐵頭與焊之間傳熱的橋梁。由于金屬熔液的導熱效率遠遠高于空氣，使焊點快就被加熱到焊接溫度。應該注意，作為焊錫橋的錫量不可保留過多，以免造成誤連。
(4) 烙鐵撤離有講究
烙鐵的撤離要及時，而且撤離時的角度和方向與焊點的形成有關。如圖所示為烙鐵不同的撤離方向對焊料的影響。
烙鐵頭
烙鐵頭 烙鐵
工件 烙鐵頭上 吸除焊錫 頭上不掛錫
(a)沿烙鐵軸向 (b)向上方 (c)水平方向 (d)垂直向下 (e)垂直向上
45度撤離 撤離 撤離 撤離 撤離
(5) 在焊錫凝固之前不能動
切勿使焊件移動或受到振動，特別是用鑷子夾住焊件時，一定要等焊錫凝固后再移走
鑷子，否則極易造成虛焊。
(6) 焊錫用量要適中
手工焊接常用管狀焊錫絲，內部已裝有松香和活化劑制成的助焊劑。焊錫絲的直徑有
0.5﹑0.8﹑1.0…5.0mm等多種規(guī)格，要根據(jù)焊點的大小選用。一般，應使焊錫的直徑略
小于焊盤直徑。過量的焊錫不但無必要地消耗了較貴的錫，而且還增加焊接時間，降低工作速度。過量的錫很容易造成不易覺察的短路故障。焊錫過少也不能形成牢固的結合，同樣是不利的，特別是焊接印制板引出導線時，焊錫用量不足，極容易造成導線脫落。
(7) 焊劑用量要適中
適量的助焊劑對焊接非常有利。過量使用松香焊劑，焊接以后必須擦除多余的焊劑，
并且延長了加熱時間，降低了工作效率。當加熱時間不足時，又容易形成“夾渣”的缺陷。焊接開關﹑接插件的時候，過量的焊劑容易流到觸點處，會造成接觸不良。合適的焊劑量，應該是松香水僅能浸濕將要形成的焊點，不會透過印制板流到組件面或插孔里。對使用松香芯焊絲的焊接來說，基本上不需要再涂松香水。目前，印制板生產廠的電路板在出廠前大多進行過松香浸潤處理，無需再加助焊劑。
(8) 不要使用烙鐵頭作為運載焊料的工具
有人習慣用烙鐵頭沾上焊錫再去焊接，結果造成焊料的氧化。因為烙鐵頭的溫度一般
都在300攝氏度左右，焊錫絲中的焊劑在高溫時容易分解失效。特別應該指出的是，在一些陳舊的圖書中還介紹過這種方法，請讀者注意監(jiān)別.
4.5 焊點質量及檢查
對焊點的質量要求，應該包括電氣接觸良好，機械結合牢固和美觀三個方面。保證焊點
質量最關鍵的一點，就是必須避免虛焊。
4.5.1 虛焊產生的原因及其危害
虛焊主要是由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成的，它使焊點成為有接觸電阻的連接狀
態(tài) ，導致電路工作不正常，出現(xiàn)時好時壞的不穩(wěn)定現(xiàn)象，噪聲增加而沒有規(guī)律性，給電路的調試，使用和維護帶來重大的隱患。此外，也有一部分虛焊點在電路開始工作的一段較長時間內，保持接觸尚好，因此不容易發(fā)現(xiàn)，但在溫度，濕度的振動等環(huán)境條件作用下，接觸表面逐步被氧化，接觸慢慢地變得不完全起來。虛焊點的接觸電阻會引起局部發(fā)熱，局部溫度升高又促使不完全接觸的焊點情況進一步惡化，最終甚至使焊點脫落，電路完全不能正常工作。這一過程有時可長達一﹑二年。
據(jù)統(tǒng)計數(shù)字表明，在電子整機產品的故障中，有將近一半是由于焊接不良引起的。然而，
要從一臺有成千上萬個焊點的電設備里，找出引起故障的虛焊點來，實大不是一件容易的事，
所以，虛焊是電路可靠性的一大隱患，必須嚴格避免。進行手工焊接操作的時候，尤其要加
以注意。
一般來說，造成虛焊的主要原因為：焊錫質量差；助焊劑的還原性不良或用量不夠接
處表成未預先清潔好，鍍錫不牢；烙鐵頭的溫度過高或過低，表面有氧化層；焊接進間太長
或太短，掌握得不好：焊接中焊尚未凝固時，焊接組件松動。
4.5.2 對焊點的要求
(1) 可靠的電氣連接
焊接是電子線路從物理上實現(xiàn)電氣連接的主要手段。焊錫連接不是靠壓力，而是靠焊接過程形成的牢固的連接的合金層達到電氣連接的目的。如果焊錫僅僅是堆在焊件的表面或只有少部分形成合金層，也許在最初的測試和工作中不會發(fā)現(xiàn)焊點存在問題，但隨著條件的改變和時間的推移，接觸層氧化，脫裂出現(xiàn)了，電路產生時通時斷或者干脆不工作，而這時觀察焊點外表，依然連接如初，這是電儀器使用中最頭疼的問題，也是產品制造中必須十分重視的問題。
(2) 足夠的機械強度
焊接有僅起到電氣連接的作用，同時也是固定元器件，保證機械連接的手段。這就有個機械強度的問題。作為錫焊材料的鉛錫合金，本身強度是比較低的，常用鉛錫焊料抗拉強度約為3~4、7Kg/cm，只有普通鋼材的10%。要想增加強度，就要有足夠的連接面積。如果是虛焊點，焊料僅僅堆在焊盤上，自然就談不到強度了。
常見的缺陷是焊錫未流滿點或焊錫量少而造成強度較低；還可能因焊接時焊料尚未凝
固就使焊件振動而引起的焊點結晶粗大(象豆腐渣狀)或有裂紋，從而影響機械強度。
(3) 光潔整齊的外觀 薄而均勻可
良好的焊點求焊料用量恰到好處， 見導線輪廓 組件引線
外表有金屬光澤，沒有拉尖﹑橋接等 半弓形凹下
現(xiàn)象，并且不傷及導線的絕緣層及相 銅箔
鄰了組件。良好的外表是焊接質量的 平滑過渡 b
反映，注意：表面有金屬光澤是焊接
溫度合適﹑生成合金層的標志，這個
僅僅是外靖美 觀的要求。 接線端子 導線 a 基板
典型焊點的外觀要求是(參見右圖)： a=(1-1.2)b
(1) 狀為近似圓錐而表面微凹呈現(xiàn)漫坡狀(以焊接導線為中心，對稱成裙形拉開)。虛焊
點表面往往呈凸形，可以判別出來；
(2) 焊料的連接面呈弓形凹面，焊料與焊件交界處平滑，接觸角盡可能小；
(3) 表面有光澤且平滑；
(4) 無裂紋﹑針孔﹑夾渣；焊點的外觀檢查，除用目測(或借助放大鏡，顯微鏡觀測)焊點是否
合乎上述標準以外，對整塊制電板進行以下幾個方面焊接質量的檢查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起導線間短路(即所謂“橋接”)；導線及元器件絕緣的損傷；焊料飛濺。檢查時，除目測外還要用指觸。鑷子撥動﹑拉線等辦法檢查有無導線斷線﹑焊盤剝離等缺陷。
4.5.3 通電檢查
在外觀檢查結束以后認為聯(lián)機無誤，才可進行通電檢查，這是檢驗電路性能的關鍵。如
果不經(jīng)過嚴格的外觀檢查，通電檢查不僅困難較多，而且有可能損壞設備儀器，造成安全事故。例如電源聯(lián)機虛焊，那幺通電時就會發(fā)現(xiàn)設備加不上電，當然無法檢查。通電檢查可以發(fā)現(xiàn)許多微小的缺陷，例如用目測觀察不到的電路橋接，但對于內部虛焊隱患就不容易覺察。所以根本的問題還是要提高焊接操作的技藝水平。不能把問題留給檢驗工作去完成。
通 電 檢 查 結 果 原 因 分 析
失效
過熱損壞，烙鐵漏電。
元器件損壞
性能不良
時通時斷
短路
烙鐵漏電
通電檢查
斷路
橋接，焊接飛濺
導通不良
焊錫開裂，松香夾渣
虛焊﹑插座接觸不良
導線斷絲，焊盤剝落
4.5.4 常見焊點缺陷及分析
造成焊接缺陷的原因很多，在材料(焊料與焊劑)與工具(烙鐵﹑夾具)一定的情況下，采
用什幺樣的方法以及操作者是否有責任心，就是決定性的因素了。在接線端上焊接導線時常
見的缺陷如圖所示，供檢查焊點時參考。表中列出了各種焊點缺陷的外觀、特點及危害，并
分析了產生的原因。
外觀特點
危害
原因分析
焊錫與元器件引線或與銅箔之間有明顯黑色界線，焊錫向界凹陷
不能正常工作
1． 元器件引線清潔好，未鍍好錫或錫被氧化
2． 印刷板未清潔好，噴涂的助焊劑質理不好
焊點結構松散白色﹑
無光澤
機械強度不足，
可能虛焊
1．焊料質量不好
2．焊接溫度不夠
3. 焊錫未凝固時，元器件引線松動
焊料面呈凸形
浪費焊料，且可能包藏缺陷
1. 焊絲撤離過遲
焊料面積小于焊盤的80%，焊料未形成平滑的過渡面
機械強度不足
1．焊錫流動性差或焊絲撤離過早
2．助焊劑不足
3．焊接時間太短
焊縫中夾有松香渣
強度不足，導通不良，有可能時通時斷
1．焊劑過多或已失效
2．焊接時間不足，加熱不足
3．表面氧化膜未去除
焊點發(fā)白，無金屬光澤，表面較粗糙
焊盤容易剝落，
強度降低
1. 烙鐵功率過大，加熱時間過長
表面呈豆腐渣狀顆粒，有時可能有裂紋
強度低，導電性不好
1. 焊料未凝固前焊件抖動
焊料與焊件交界接觸過大，不平滑
強度低，不通或時通時斷
1．焊件清理不干凈
2．助焊劑不足或質量差
3. 焊件未充分加熱
焊錫未流滿焊盤
強度不足
1．焊料流動性好
2．助焊劑不足或質量差
3. 加熱不足
導線或元器件引線可移動
導通不良或不導通
1．焊錫未凝固前引線移坶造成空隙
2. 引線未處理好(浸潤差或不浸潤)
出現(xiàn)尖端
外觀不佳，容易造成橋接現(xiàn)象
1．助焊劑過少，而加熱時間過長
2. 烙鐵撤離角度不當
相鄰導線連接
電氣短路
1．焊錫過多
2. 烙鐵撤離方向不當
目測或低倍放大鏡可見有孔
強度不足，焊點容易腐蝕
引線與焊盤孔的間隙過大
引線根部有噴火式焊料隆起，內部藏有空洞
暫時導通，但長時間容易引起導通不良
1．引線與焊盤孔間隙大
2．引線浸潤性不良
3．雙面板堵通孔焊接時間長，孔內空氣膨脹
銅箔從印制板上剝離
印刷已被損壞
1. 焊接時間太長，溫度過高
焊點從銅箔上剝落(不是銅箔與印制板剝離)
斷路
1. 焊盤上金屬鍍層不良
五．靜電簡介
5.1. 靜電怎樣產生的
物質都是由分子組成， 分子由原子組成， 原子中負電荷的電子和帶正電的質子組成。在正常狀況下， 一個原子的質子數(shù)與電子數(shù)量相同， 正負平衡， 所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道， 離開原來的原子而侵入其它的原子B， A原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽離子， B原子因增加電子數(shù)而呈帶負電現(xiàn)象， 稱為陰離子。
造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量 (如動
能， 位能， 熱能， 化學能…等) 在日常生活中， 任何兩個不同材質的物體接觸后再分離， 即可產生靜電。固體﹑液體和氣體都會因接觸分離而帶上靜電， 所以我們的周圍環(huán)境甚至我們的身上都會帶有不同程度的靜電，當靜電積累到一定程度時就會發(fā)生放電。
5.2. 人體身上的靜電有多高
在干燥的季節(jié)若穿上纖維衣物和絕緣的地面行走等活動， 人體身上的靜電可達幾千伏
甚至幾萬伏。
人體活動
靜電電位(KV)
相對干燥
相對潮濕
人在地毯上走動
35
15
人在乙烯樹脂地板上行走
12
0.25
人在工作臺上操作
6
0.1
包工作說明帕的乙烯樹脂封皮
7
0.6
從工作臺上拿起普通聚乙烯袋
20
1.2
從墊有泡沫的工作椅上站起
18
1.5
5.3 靜電對電子產品損害有哪些形式
靜電的基本物理特性為: 吸引或排斥， 與大地有電位差， 會產生放電電流。這三種特性能對電子組件的三種影響:
1. 靜電吸附灰塵，降低組件絕緣電阻 (縮短壽命)。
2. 靜電放電破壞，使組件受損不能工作 (完全破壞)。
3. 靜電放電產生的電磁場幅度很大 (達幾百伏/米)對電子產品造成干擾甚至損壞 (電磁干擾)。
如果組件全部損壞， 必能在生產及品質管理中被察覺而排除， 影響較小， 如果組件輕微受損， 在正常檢測下不易發(fā)現(xiàn)， 在這種情形下，常會因經(jīng)過多層的加工，甚至已在使用時， 才發(fā)現(xiàn)破壞， 不但檢查不易， 而且其損失亦難以預測。
5.4 ESD是什幺意思
ESD是代表英文Electro Static Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減，靜電放電模型，靜電放電效應如電流熱 (火花) 效應 (如靜電引起的著火與爆炸) 及和電磁效應 (如電磁干擾) 等的學科。近年來隨著科學技術的飛速發(fā)展， 微電子技術的廣泛應用及電磁環(huán)境越來越復雜，對靜電放電的磁場效應如電磁干擾 (EMI) 及電磁兼容性 (EMC) 問題越來越重視。
5.5 防靜電腕帶的使用中要注意哪些問題
腕帶扣得不緊造成人體與腕帶的接觸電阻變大。腕帶應用專門的帶插座的接地線與地連接， 不能夾在桌面或桌邊的金屬體上， 因為這些金屬體對地的電阻可能很大， 同時要經(jīng)常檢查腕帶的電阻。
5.6 防靜電腕帶的使用中人體安全問題
從防靜電的角度考慮時， 人體總的對地電阻越小越好， 但最小值受到安全方面的限制， 人體必須具有一定值的對地電阻， 以便萬一發(fā)生金屬設備或裝置與工頻源短接的情況下該電阻能夠限制流過操作工作的人體的電流。最小值不應小于100K歐姆， 通常腕脅的限流電阻在1M歐姆。
