1.    引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，SMT技術(shù)迅猛發(fā)展，其中高組裝密度、高可靠性、高頻特性成為SMT發(fā)展趨勢。表面貼裝元件小型化和精細(xì)化，促使插裝元件不斷減少。傳統(tǒng)的波峰焊因其焊接參數(shù)可控性差、焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，逐漸被可對焊點(diǎn)參數(shù)實(shí)現(xiàn)“量身定制”的選擇性波峰焊（下文簡稱選擇焊）所替代。選擇焊不僅可以對每個(gè)焊點(diǎn)的助焊劑的噴涂量、焊接時(shí)間、焊接波峰高度等參數(shù)調(diào)至最佳，而且其熱沖擊小、可對不同元件區(qū)別對待、軌道傾角為0°、成本低，基于這些優(yōu)良性能，選擇焊逐步受到各大電子企業(yè)的青睞。與此同時(shí)，選擇焊的各種焊接缺陷也成為行業(yè)關(guān)注的問題。本文對選擇焊的各種缺陷類型進(jìn)行原因分析，并找出改善措施。

2.    選擇焊缺陷原因分析及改善對策

選擇性波峰焊常見的缺陷有以下幾種：

1.橋連

2.元件不貼浮起

3.假焊

4.焊點(diǎn)不足

5.焊點(diǎn)多錫

6.錫珠

7.掉件

8.冷焊

下面將對這幾種缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防措施[1]。

2.1連錫

2.1.1定義

元件端頭、元器件相鄰的焊點(diǎn)之間以及焊點(diǎn)與鄰近的導(dǎo)線、孔等電氣上不該連接的部位被焊錫連接在一起[2]。

2.1.2原因分析

1.PCB預(yù)熱溫度過低，造成助焊劑活化不良或PCB板溫度不足，從而導(dǎo)致錫溫不足，使液態(tài)焊料潤濕性和流動(dòng)性變差，相鄰線路間焊點(diǎn)發(fā)生連錫，如圖1。

2. 焊接溫度過低，PCB熱量吸收不足，則焊料粘度降低，焊料流動(dòng)性變差，如圖2.2。

3. 元件引腳/PCB焊盤不潔凈或被氧化，這種情況會(huì)導(dǎo)致液態(tài)焊料在焊盤或元件引腳上的流動(dòng)性受到一定程度的影響，尤其是在脫離瞬間，焊料將被阻塞在焊點(diǎn)間，形成連錫。

4. 通孔連接器引腳長，當(dāng)連接器相鄰引腳的潤濕角交疊在一起的時(shí)候就可能發(fā)生連錫。

5. 焊盤間距過窄，導(dǎo)致錫拖不開，產(chǎn)生連錫。

6. PCB導(dǎo)錫焊盤導(dǎo)錫焊盤缺失或設(shè)計(jì)太細(xì)、距離太遠(yuǎn)。

7. 插裝元件引腳不規(guī)則或插裝歪斜，在焊接前引腳之間已經(jīng)接近或已經(jīng)碰上。

8. 助焊劑活性差，不能潔凈PCB焊盤，使焊料在銅箔表面的潤濕力降低，導(dǎo)致浸潤不良[2]。

9. PCB翹曲變形，導(dǎo)致吃錫深的地方錫流不順暢，易產(chǎn)生連錫[4]。

10. 焊料不純，焊料中所含雜質(zhì)超過允許的標(biāo)準(zhǔn)，焊料的特性將會(huì)發(fā)生變化，浸潤或流動(dòng)性將逐漸變差，易形成連錫不良[4]。

2.1.3改善措施

1. 調(diào)整板面合適預(yù)熱溫度/焊接峰值溫度。

2. 針對元件引腳或PCB焊盤氧化需涂敷助焊劑過爐。

4.針對腳長超過標(biāo)準(zhǔn)的元件可采取預(yù)加工進(jìn)行剪腳。

5.焊盤需按照PCB設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計(jì)。將多引腳插裝元件最后一個(gè)引腳的焊盤設(shè)計(jì)成一個(gè)導(dǎo)錫焊盤；設(shè)計(jì)必須符合DFM。

6. 元件插裝后必須目視檢查。

7.使用助焊劑之前點(diǎn)檢助焊劑的比重，使用有效期內(nèi)的助焊劑。

8.針對板變形翹曲有兩種措施：a.加擋錫條；b.做載板。

2.2元件不貼浮起

2.2.1定義

插裝元件過選擇焊后元件本體有部分或全部不貼焊盤，與焊盤間有大于0.7mm的縫隙[2]。

2.2.2原因分析

1.元件插裝時(shí)不到位，沒有貼板，如圖2.1。

2.插裝元件較松，若遇鏈條抖動(dòng)幅度較大，已插裝好的元件就可能由于抖動(dòng)而不貼板，如圖2.2。

3. PCB翹曲變形，可能會(huì)導(dǎo)致噴嘴頂起元件。

4.孔徑與腳徑設(shè)計(jì)不合理，插裝元件較松，且元件較輕，稍遇外力元件就會(huì)浮起，如鏈條抖動(dòng)、噴嘴噴涂/焊接壓力等[1]。

2.2.3改善對策

1.提高插裝質(zhì)量，插裝完后需目視檢查。

2. 調(diào)整鏈條運(yùn)輸狀態(tài)，使其處于最佳。

3.針對PCB翹曲變形可采取的措施有：a.控制PCB來料變形不良；b.調(diào)整波峰高度；c.采用擋錫條控制變形；d.做載板過選擇焊[4]。

4.針對元件插裝較松問題可采取的措施有：a.采用壓塊或壓蓋過爐；b.采用點(diǎn)膠工藝；c.修改孔徑與腳徑比。

2.3焊點(diǎn)不足

2.3.1定義

焊點(diǎn)干癟、焊點(diǎn)不完整有空洞、插裝孔以及導(dǎo)通孔中焊料不飽滿或焊料沒有爬到元件面的焊盤上[1]。

2.3.2原因分析

1.元件焊端、引腳、PCB焊盤氧化或污染，或PCB受潮，這幾種情況會(huì)導(dǎo)致助焊劑無法完全清除氧化層或異物，氧化層或異物將熔融焊料與鍍層隔開，焊料無法潤濕鋪展，如圖3.1。

2. 元件腳部分鍍層有問題或者鍍層不合格，元件腳可焊性比較差，如圖3.2。

3. 助焊劑活性差，不能潔凈PCB焊盤，使焊料在銅箔表面的潤濕力降低，導(dǎo)致浸潤不良[3]。

4. 助焊劑噴涂量不足或噴涂不均勻，此種情況會(huì)導(dǎo)致助焊劑不能完全達(dá)到應(yīng)有的效果[3]。

5. PCB預(yù)熱溫度不恰當(dāng)，PCB預(yù)熱溫度過高，使助焊劑碳化，失去活性，造成潤濕不良；PCB預(yù)熱溫度過低，助焊劑活化不良或PCB板溫度不足，從而導(dǎo)致錫溫不足，使液態(tài)焊料潤濕性變差。

6. PCB焊接溫度不恰當(dāng)，PCB焊接溫度過高，會(huì)使焊料黏度過低；PCB焊接溫度過低，液態(tài)焊料潤濕性變差。

7. PCB焊盤鍍層太薄或加工不良，這種情況很容易使鍍層在生產(chǎn)過程中脫落，導(dǎo)致焊盤可焊性變差，如圖3.3。

8. 金屬化孔質(zhì)量差或阻焊膜流入孔中，這兩種情況會(huì)導(dǎo)致焊料無法在金屬孔內(nèi)擴(kuò)散潤濕[4]，如圖3.4。

9. 插裝孔的孔徑過大，焊料從孔中流出，如圖3.5。

10. PCB翹曲位置與焊錫噴嘴接觸不良，如圖3.6。

11. 物料設(shè)計(jì)不良，如無Standoff設(shè)計(jì)，過爐時(shí)物料內(nèi)的氣體無法逸出，只能從通孔處逸出，導(dǎo)致吹孔假焊問題。

12. 軌道兩側(cè)不平行，會(huì)使得PCB與波峰移動(dòng)位置不平行。

13. 程序中坐標(biāo)位置或方向設(shè)置有誤，偏離焊點(diǎn)中心，導(dǎo)致焊點(diǎn)不足產(chǎn)生。

14. 焊錫噴嘴氧化，一側(cè)錫不流動(dòng)或流動(dòng)性差。

2.3.3改善對策

1. 元器件先進(jìn)先出，盡量避免存放在潮濕的環(huán)境中，不要超過規(guī)定的使用日期。對PCB進(jìn)行清洗和去潮處理。

2.針對元件腳鍍層不合格需推動(dòng)供應(yīng)商進(jìn)行改善。

3. 使用助焊劑之前點(diǎn)檢助焊劑的比重，使用有效期內(nèi)的助焊劑。

4.助焊劑的噴涂量需調(diào)節(jié)到最佳值，一個(gè)焊點(diǎn)盡量實(shí)現(xiàn)三次噴涂。

5. 調(diào)整適當(dāng)預(yù)熱溫度/焊接峰值溫度。

6. 針對PCB來料不良推動(dòng)供應(yīng)商改善加工質(zhì)量。

7. 插裝孔的孔徑比引腳直徑大0.2-0.4mm，細(xì)引線可取下限，粗引線可取上限。

8. 針對PCB翹曲變形可采取的措施有：a.控制PCB來料變形不良；b.調(diào)整波峰高度；c.采用擋錫條控制變形；d.做載板過選擇焊[4]。

9.針對物料設(shè)計(jì)不良，可推動(dòng)供應(yīng)商修改物料或更換物料；設(shè)計(jì)必須符合DFM設(shè)計(jì)。

10.定時(shí)點(diǎn)檢選擇焊軌道水平。

11.培訓(xùn)員工制程能力，提高其制程水平，制程時(shí)嚴(yán)格按照制程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置程序，程序制作后須作小批量（10塊PCB）測試。

12.焊錫噴嘴每兩小時(shí)沖刷一次，每天上班前需點(diǎn)檢，并定期更換。

2.4焊點(diǎn)多錫

2.4.1定義

元件焊端和引腳周圍被過多的焊料包圍,或焊點(diǎn)中間裹有氣泡,不能形成標(biāo)準(zhǔn)的彎月牙面焊點(diǎn)。潤濕角θ＞90°[1]，如圖4.1。

2.4.2原因分析

1. 焊接溫度過低，使熔融焊料的粘度過大。

2. PCB預(yù)熱過低，焊接時(shí)元件與PCB吸熱，使實(shí)際焊接溫度降低。

3. 助焊劑的活性差或比重過小，導(dǎo)致焊料集中在一起無法擴(kuò)散開來。

4. 焊盤、插裝孔或引腳可焊性差，不能充分浸潤，產(chǎn)生的氣泡裹在焊點(diǎn)中。

5. 焊料中錫的比例減少，或Cu的成分增加，焊料粘度增加，錫的流動(dòng)性變差。

6. 焊料錫渣太多，導(dǎo)致焊料合金包裹錫渣停留在焊點(diǎn)上，因此焊點(diǎn)變大。

2.4.3改善對策

1. 調(diào)整適當(dāng)選擇焊焊接峰值溫度及焊接時(shí)間。

2. 根據(jù)PCB尺寸、板層、元件多少、有無貼裝元件等設(shè)置預(yù)熱溫度。

3. 更換助焊劑或調(diào)整合適比重。

4. 提高PCB板的加工質(zhì)量，元器件先進(jìn)先出，不要存放在潮濕的環(huán)境中。

5.調(diào)節(jié)焊料合金成分。

6. 每班下班前清理錫渣。

2.5錫珠

2.5.1定義

散布在焊點(diǎn)附近的微小珠狀焊料[2]。

2.5.2原因分析

1. PCB和元器件拆封后在產(chǎn)線上滯留時(shí)間比較長，導(dǎo)致PCB和元器件吸潮，水分含量多，過爐易發(fā)生炸錫，產(chǎn)生錫珠[5]，如圖5.1。

2. 鍍層和助焊劑不相容，助焊劑選用不當(dāng)，不僅不起作用，而且會(huì)破壞鍍層，導(dǎo)致焊料潤濕性變差，易產(chǎn)生錫珠[3]。

3. 噴涂助焊劑量不合適、助焊劑吸潮、比重不合理，可能導(dǎo)致濺錫，助焊劑里的水分沒有在過爐前烘干可導(dǎo)致濺錫[3]。

4. PCB焊盤加工不良，孔壁粗糙， 此種情況會(huì)導(dǎo)致錫液積聚而無法鋪展開來，形成錫珠，如圖5.2。

5. 預(yù)熱溫度選擇不當(dāng)，PCB預(yù)熱溫度過小，導(dǎo)致水分未充分揮發(fā)，易發(fā)生濺錫。

6. 噴嘴波峰高度過高，錫液在流回錫缸時(shí)，由于波峰高度過高，濺出的錫珠變多，如圖5.3。

7. PCB阻焊層選擇不當(dāng)，阻焊層在選擇焊焊接過程中會(huì)變軟，就像焊料合金粘在膠黏劑上一樣，使用高Tg點(diǎn)的阻焊材料將減少甚至消除錫珠。

8. 焊錫噴嘴離開焊盤時(shí)濺錫，焊錫噴嘴離開焊盤時(shí)順著元件引腳延伸的方向拉出錫柱，在助焊劑的潤濕作用/自身流動(dòng)性/表面張力的作用下，錫液會(huì)流回錫缸時(shí)濺出錫珠，如圖5.4。

9. 焊接工藝差異，有預(yù)上錫工序比無預(yù)上錫工序產(chǎn)生錫珠多[5]。

2.5.3改善措施：

1. OSP板滯留時(shí)間不超過72h，否則焊盤氧化，導(dǎo)致可焊性變差。

2. 選擇正確助焊劑。

3. 按照標(biāo)準(zhǔn)控制助焊劑涂覆量。

4. 針對PCB來料不良反映供應(yīng)商改進(jìn)PCB制造工藝，提高孔壁光潔度。

5. 合理選擇預(yù)熱溫度。

6. 針對選擇焊波峰較高問題：a.調(diào)節(jié)選擇合適波峰高度；b.加防錫珠罩。

7. 選擇高Tg點(diǎn)的阻焊材料。

8. 調(diào)整焊接時(shí)間及鏈速等工藝參數(shù)。

9. 謹(jǐn)慎評估使用預(yù)上錫工序。