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【技術解讀】SMT電子廠BGA封裝芯片焊點虛焊原因分析及控制方法

SMT電子廠BGA封裝芯片焊點虛焊原因分析及控制方法

     全球電子制造業正進入一個創新密集和新興企業快速發展的時期,作爲電子元件的基礎工程和核心構成,SMT表面貼裝技術與電子信息技術保持同步發展的態勢,並且在電子信息産業中所發揮的作用越來越突出,地位越來越重要。電子産品體積的縮小,倒逼著産品的品質必須不斷提高。


      在每天緊湊的SMT生産線上,一旦遇到解決不了的問題,一定會令人感到十分的頭痛。

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      衆所周知,虛焊會導致産品的性能不穩定。尤其困擾的是,不象其他種類的不良,虛焊甚至不能被後續的ICT和FT測試所發現,從而導致有問題的産品流向市場,甚至使品牌和信譽蒙受巨大損失。


      SMT已經廣泛應用,工程師知道如何做但不知道爲什麽這樣做,一直不能從根本上解決質量問題。同時隨著電子高密度、新型元器件的廣泛應用以及産品可靠性要求的不斷提高,電子企業面臨新一輪的技術,成本,質量的挑戰。



關于SMT貼片與DIP插件元件焊接虛焊, 成因固然繁雜紛擾,尚若彙總分析並不複雜:



1. 元件焊錫性不良引起的虛焊(包含功能模塊焊錫性不良)

2. PCB焊錫性不良引起的虛焊

3. 共面性引起的虛焊

4. 焊錫膏性能不足引起的虛焊(包含錫膏變質)

5. 助焊劑選用不當、或活性差、或已失效,造成焊點潤濕不良;

6. 工藝管控不當引起的虛焊


------ 此種最複雜,包含錫膏在鋼板上有效使用壽命;鋼板開孔大小與錫膏顆粒度選擇;印刷少錫、拉尖、馬鞍形、屋頂型等多種;

------ 人員操作不當如抹板、錫膏內加助焊劑或稀釋劑、貼裝高度不合適、貼裝偏位、錫膏印刷後板子停留在室溫下時間過久、Reflow溫度曲線設置不當、離子風扇使用不當、車間環境落塵不合格、車間溫濕度管控不合格、MSD元件使用管控失效等等。


虛焊和假焊是SMT回流焊接和THT波峰焊焊接中最常見的兩種不良現象,造成這類現象的原因不是單一的,預防的措施也不是單一的。

 

虛焊和假焊的定義:


虛焊是指元件引腳、焊端、PCB焊盤處上錫不充分,焊錫在此處的潤濕角大于90°,而且只有少量的焊錫潤濕引腳、焊端、PCB焊盤,造成接觸不良而時通時斷。

假焊是指元件引腳、焊端上錫良好,從表面上看已形成了良好焊點,而焊點內部焊錫與PCB焊盤之間沒有形成良好焊接,當焊點受到外力時就可以從焊盤輕易脫離。


以智能手機中的集成電路芯片爲例分析BGA芯片,智能手機主要有 CPU、FLASH、電源芯片、中頻芯片、功放等。根據結構設計,他們的封裝方式也是不同的。在手機中主要有兩種封裝方式:

1. BGA(Ball Grid Array Package)球柵陣列封裝:它的具備了集成度高、引腳多、散熱性好等優點。

2. PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)扁平封裝:它具有安裝方便等優點。

 

虛焊的原因及解決

1. 焊盤設計有缺陷。焊盤上不應存在通孔,通孔會使焊錫流失造成焊料不足;焊盤間距、面積也需要標准匹配,否則應盡早更正設計。 
2. PCB板有氧化現象,即焊盤發烏不亮。如有氧化現象,可用橡皮擦去氧化層,使其亮光重現。PCB板受潮,如懷疑可放在幹燥箱內烘幹。PCB板有油漬、汗漬等汙染,此時要用無水乙醇清洗幹淨。 
3.印過焊膏的PCB,焊膏被刮、蹭,使相關焊盤上的焊膏量減少,使焊料不足。應及時補足。補的方法可用點膠機或用竹簽挑少許補足。 
4. SMD(表貼元器件)質量不好、過期、氧化、變形,造成虛焊。這是較多見的原因。 
(1)氧化的元件發烏不亮。氧化物的熔點升高,此時用三百多度度的電鉻鐵加上松香型的助焊劑能焊接,但用二百多度的SMT回流焊再加上使用腐蝕性較弱的免清洗焊膏就難以熔化。故氧化的SMD就不宜用再流焊爐焊接。買元件時一定要看清是否有氧化的情況,且買回來後要及時使用。同理,氧化的焊膏也不能使用。 
(2)多條腿的表面貼裝元件,其腿細小,在外力的作用下極易變形,一旦變形,肯定會發生虛焊或缺焊的現象,所以貼前焊後要認真檢查及時修複。
(3)印過焊膏的PCB,焊膏被刮、蹭,使相關焊盤上的焊膏量減少,使焊料不足,應及時補足。


虛焊和假焊預防措施:


(1) 嚴格管理供應商,確保物料品質穩定;

(2) 元件、PCB等先到先用,嚴格進行防潮,保證有效期內使用;

(3) 若PCB受汙染或過期氧化,需進行一定清洗才可使用;

(4) 清理錫爐、流道及噴嘴處氧化物,保證流動焊錫清潔;

(5) 采用三層端頭結構電極,保證能經受兩次以上260℃波峰焊接的溫度沖擊;

(6) 對于熱容較大的元件和PCB焊盤,進行預熱方式的改進和一定的熱補性;

(7) 選擇活性較強的助焊劑,並保證助焊劑按操作規定儲存和使用;

(8) 設置合適的預熱溫度,防止助焊劑提前老化。



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