问题1:金手指上残留有较明显的指纹是否可以接受?为什么呢?怎样才能进行清除?以及如何在以后的生产中尽量的避免?
解答:原则上是不可接受的,因为人体分泌的汗液中包含一些油脂及腐蚀性的物质,会造成金手指接触电阻偏高及氧化的问题。
清除的方法,一般情况下,单纯的手指印用橡皮可以擦干净,同时最好用气枪吹干净,避免二次污染,但如果要较好地清除,则需要用酒精,异丙醇都可以,不过,最好的方法是在装配工段前均使用高温胶带保护金手指位置。
在生产实际中避免此类现象的方法可以用戴指套来避免金手指上的残留指纹,最好的方法就是避免问题的发生,在生产之前贴上高温胶带,可以避免指纹,同时可以避免因为操作不当造成的沾锡等不良现象。
问题2:什么是“曼哈顿”现象?此现象产生的原因有哪些?应该采取什么工艺和材料来改善这一问题?
解答:"曼哈顿"现象,是指再流焊过程中无源(无引脚)元件两端焊盘上锡膏的表面张力不平衡所致,其表现为元器件部分地或完全地竖起。还叫立碑或直立。还叫竖碑,英文Tomb stoning,也称为Manhattan效应、Drawbridging效应或Stonehenge效应。它是由软熔元件两端润湿不平衡引起的;因此,熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在元件的两端上,拉力大的一端将另一端接离焊盘,随着SMT小型化的进展,电子元件对这个问题也变得越来越敏感。
产生的原因很多:主要为焊盘间隔、焊盘大小、片式元件端子尺寸和热量分布不均匀以及元件的可焊性和焊膏的润湿力、助焊剂的润湿时间、焊料合金熔化速度、太厚的焊膏印刷厚度、助焊剂的出气速率都有可能产生立碑!
具体举例来说:1、片式元件的两焊盘之间不适宜的间隔会产生立碑。太小的间隔将引起片式元件元件体在熔融焊料上部漂移。太小的间隔将很容易造成两者之中任一端从焊盘上翘起。另一方面,在片式元件与焊盘之间的临界重叠也会产生更多的立碑,这是由于焊盘的任一端很容易地分离,所以,简单地只考虑立碑的话,焊盘之间的最佳间隔,可定为稍短于片式元件端子的两个金属之间的间隔。
2、焊盘大小也会影响到立碑,焊接焊盘超过片式元件端子向外延长太小将减少有效角,在焊缝面上增加拉力的垂直矢量,使立碑率更加严重。如果焊接焊盘太宽,片式元件势必会漂移和使片式元件两端之间的把持力失去平衡因此产生了立碑。
3、片式元件端子金属尺寸是影响立碑的另一个因素,如果片式元件下面的金属端子的宽度和面积都太小,他们将会减少片式元件下面的拉力,因此加剧立碑。
改善工艺或设计:
1.在片式元器件下的金属端子使用较大的宽度和面积
2.在片式元器件两焊盘之间采用适当的间隔。
3.焊盘超过片式元件端子的延伸要适当。圆形焊盘比矩形或正方形焊盘更能消除立碑。
4.减少焊接焊盘的宽度。
5.将热量的不均等分布减到最小,包括焊盘与散热层的连接。
6.通过适当的PCB设计和再流方法的选择把阴影效应减到最小。
7.在铜焊盘上使用有机的可焊性保护剂(OSP)或镍/金涂层或锡Sn涂层代替Sn-Pb涂层。
8.减少元器件端子金属层或PCB焊盘金属层的污染和氧化水平。
9.使用较薄的焊膏印刷厚度。
10.提高元器件设置准确度。
11.再流时使用缓和的加热速率。避免采用气机再流方法。
12.在再流前预干或使用有长时间均热区的曲线以减少助焊剂的出气率。
13.越过焊料熔化温度时使用非常缓慢升温速率的热曲线。
材料方面改善:1、使用较慢润湿速率的助焊剂
2、使用较慢出气速率的助焊剂。
3、使用延时熔化的焊膏,例如锡粉和铅粉的混合或宽糊状的合金!
问题3:在进行手工焊接时,焊铁头的温度该如何设定?是否有什么标准之类?
解答:烙铁头的温度设定一般来说没有标准值,都是“经验值”,烙铁温度的选择主要有几个参考因素,所用锡丝的合金成分,零件及焊点对热的需求(焊点,零件及铜箔面积),焊接效率,烙铁头尺寸及型式及可靠度等不同的锡丝合金成分熔点也不一样,要考虑在不造成零件损坏的情况下,能用比较短的焊接时间焊接,同时焊锡流动性及湿润性较佳。但是如果是比较大的零件,接脚比较粗甚至有散热片,或连接有大片铜箔等或大型焊点,烙铁热量容易被零件及焊盘吸收甚至散热,造成焊锡温度下降,流动性及湿润性变差不易焊接,焊接温度可能高一些。
问题4:公司使用的是钢网,请问在使用过程中如何正确使用与管理?以及在进行放入设备进行印刷时,要做哪些准备工作?并且生产完毕后我该如何存放?
解答:操作工取、放钢网及生产使用时需轻拿轻放,防止因剧烈碰撞造成钢网变形而无法使用。取、放钢网时必须登记。钢网使用完后必须在半小时内清洗干净,钢网上不得留有焊膏残渣。钢网清洗完后必须在半小时内及时归位。对于钢网上贴有“可清洗”字样的钢网方可机器清洗。清洗时间设定为:清洗时间8分钟,干燥时间5分钟。
钢网在储存之前 ,钢网使用完后必须在半小时内清洗干净,钢网上不得留有焊膏残渣 这还不够还要求要用40倍的显微镜进行检查,清洗钢网最好不要用手动清洗(无设备就没办法了)有清洗钢网用的清洗机可选择清洗时间,时间一般为10分钟左右,不要太长也太短。
钢网保存的时候最好是放在专做的柜子或钢网架都可以,用格子隔开,2-3层,有铅无铅可以分开。钢网归类放,给每个钢网建张履历表,记录钢网使用的次数和压力,方便查找。就可以了。
问题5:西门子贴片机的机器月保养后刚开始生产不稳定,产生漏件、飞件等现象,是什么原因?
解答:保养时是否对真空气路/ 阀座/阀杆进行清洗,更换配对,如曾经更换或有污物混入,必定会漏气,这样就会造成抛料多的问题,如果出现了飞件或漏贴,多数可能是各segment中有维护不到位的,可以检查一下气路,测量各吸嘴的真空差值,一般同一型号的吸嘴,打开和关闭值理想是一样的。但关闭值一般不超过去10为好,真空值小于60为好,但只对个别组件而言(如较小或形状特别的),多数可以正常贴。一般拆头后由于校准,开始生产发生甩件是正常的,因为校准后的offset值会有一些变化,取件位置可能不好而发生甩件。但高档一些的机器都有一个贴片过程中自动修正能力,经过修正后慢慢变好就不会甩件了。
问题6:双面纯贴装工艺的板子,是否必须过两次回流,前后用两种温度不同的焊膏呢,还是用一种焊膏直接过一次回流即可,这样是否会对焊接质量或元件本身造成损害?我们用的是爱法的锡铜合金,锡锅温度为260度。
解答:可以用一次再流焊接工艺来完成,而且这种工艺已在先进的SMT工艺已应用十余年,只是第一面贴装元器件的重量有所限制,有铅焊料焊接时,MPM公司1996.9月在C.A杂志上发表的文章,其重量推荐值为46.5Mg/MM2就可以实现,而SOLTEC公司在1997.12月在C.A杂志上发表的文章,其重量推荐值为≤50Mg/Mm2,对于此种问题,建议最好做试验,来确定阈值,从而提高直通率可靠,对于焊膏,建议最好不要用锡铜合金,采用锡银铜的焊膏,峰值温度可大大降低,有利于可靠性,如乐泰的LF320,TP=229~240OC。
问题7:我司有一款主板中有两颗BGA,一颗RoHS,另外一颗为 Non-RoHS,如果用non-RoHS制程,是否有机会RoHS 的BGA焊接不良?如果用RoHS制程,不知non-RoHS的BGA能否承受到较高的温度?
解答:有铅与无铅混合组装已经使用多年,英特尔公司于2003.1 SMT 英文杂志中已进行总结,只要你公司产品允许有铅,建议用有铅焊膏,Tp 为220OC,TAL为90-120秒,可靠性好,这点英特尔公司已做过可靠性方面的试验证明这点!
问题7:OSP处理的PCB可以用于汽车电子吗?是否必须以某种金的处理方式?
解答:可以,汽车电子种类很多,从音响到各种控制系统,其所受环境温度差异很大,因此PWB板材及涂层也应有些区别。
问题8:Via hole 就是过孔,我想知道的是怎样判断PCB过孔是不是Via Tented(型导通孔)。谢谢能不能介绍一下怎样区分导通孔的种类。
解答:简单来说,不用来插件、安装等功能,仅用于电气连接的小孔既为via hole,一般会用绿油塞孔或者盖孔(当然也有不少不做这样的处理)!
问题9:如何确保在生产过程中含铅的和无铅的焊接材料不会混用?
解答:目前使用的所有材料的完整库存列表应有专人管理,物料应带有清晰、明确的标签和标识。应严格保证无铅和含铅生产线专用,并将其隔离,以避免交叉污染。
现在无铅焊接产品很容易区分,焊锡膏具有不同的颜色,焊料棒具有不同的形状。这样有助于客户实施完整的无铅解决方案。
问题10:目前国际与国内上主要存在哪些有关潮湿敏感元件的标准文件,其潮湿分级和车间寿命主要有哪些规定?对于此类元件的具体解决与操作办法有哪些?
解答:首先应该清楚地认识到元件对潮湿的敏感性是一个复杂的主题。潮湿敏感性元件的主题是相当麻烦但很重要的 - 并且经常被误解的。由于潮湿敏感性元件使用的增加,诸如薄的密间距元件(fine-pitch)和球栅阵列(BGA),使得对这个失效机制的关注也增加了。当元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下,陷于塑料的表面贴装元件(SMD)内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。常见的失效模式包括塑料从芯片或引脚框上的内部分离(脱层)、线捆接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。在一一些极端的情况中,裂纹会延伸到元件的表面;最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂(叫做“爆米花”效益)。
IPC-美国电子工业联合会制订和发布了IPC-M-109, 潮湿敏感性元件标准和指引手册。它包括以下七个文件:
IPC/JEDEC J-STD-020 塑料集成电路(IC)SMD的潮湿/回流敏感性分类
IPC/JEDEC J-STD-033潮湿/回流敏感性SMD的处理、包装、装运和使用标准
IPC/JEDEC J-STD-035非气密性封装元件的声学显微镜检查方法
IPC-9501 用于评估电子元件(预处理的IC元件)的印刷线路板(PWB, printed wiring board)的装配工艺过程的模拟方法
IPC-9502 电子元件的PWB装配焊接工艺指南
IPC-9503 非IC元件的潮湿敏感性分类
IPC-9504 评估非IC元件(预处理的非IC元件)的装配工艺过程模拟方法
原来的潮湿敏感性元件的文件,IPC-SM-786, 潮湿/回流敏感性IC的检定与处理程序,不再使用了。
IPC/JEDEC J-STD-020 定义了潮湿敏感性元件,即由潮湿可透材料诸如塑料所制造的非气密性包装的分类程序。该程序包括暴露在回流焊接温度接着详细的视觉检查、扫描声学显微图象、截面和电气测试等。
测试结果是基于元件的体温,因为塑料模是主要的关注。标准的回流温度是220℃+5℃/-0℃,但是回流试验发现,当这个温度设定为大量元件的电路板的时候,小量元件可达到235℃。如果可能出现更高的温度,比如可能出现小量与大量元件的情况,那么推荐用235℃的回流温度来作评估。可使用对流为主、红外为主或汽相回流设备,只要它可达到按照 J-STD-020的所希望的回流温度曲线。
下面列出了八种潮湿分级和车间寿命(floor life)。有关保温时间标准的详情,请参阅J-STD-020。
1 级-小于或等于30℃/85% RH 无限车间寿命
2 级-小于或等于30℃/60% RH 一年车间寿命
2a 级-小于或等于30℃/60% RH 四周车间寿命
3级-小于或等于30℃/60% RH 168小时车间寿命
4级 -小于或等于30℃/60% RH 72小时车间寿命
5级 -小于或等于30℃/60% RH 48小时车间寿命
5a级-小于或等于30℃/60% RH 24小时车间寿命
6 级-小于或等于30℃/60% RH 72小时车间寿命 (对于6级,元件使用之前必须经过烘焙,并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。)
增重(weight-gain)分析(参阅J-STD-020)确定一个估计的车间寿命,而失重(weight-loss)分析确定需要用来去掉过多元件潮湿的烘焙时间。J-STD-033提供有关烘焙温度与时间的详细资料。
IPC/JEDEC J-STD-033提供处理、包装、装运和烘焙潮湿敏感性元件的推荐方法。重点是在包装和防止潮湿吸收上面 - 烘焙或去湿应该是过多暴露发生之后使用的最终办法。
干燥包装涉及将潮湿敏感性元件与去湿剂、湿度指示卡和潮湿敏感注意标贴一起密封在防潮袋内。标贴含有有关特定温度与湿度范围内的货架寿命、包装体的峰值温度(220℃或235℃)、开袋之后的暴露时间、关于何时要求烘焙的详细情况、烘焙程序、以及袋的密封日期。
1 级-装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是可选的、标贴是不要求的,除非元件分类到235℃的回流温度。
2 级-装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。
2a~5a 级-装袋之前干燥是要求的,装袋与去湿剂是要求的、标贴是要求的。
6级-装袋之前干燥是可选的,装袋与去湿剂是可选的、标贴是要求的。
元件干燥使用去湿或烘焙两种方法之一。室温去湿,可用于那些暴露在30°C/85% RH 条件下少于8小时的元件,使用标准的干燥包装方法或者一个可以维持25℃±5℃、湿度低于10%RH的干燥箱。
烘焙比许多人所了解的要更复杂一点。对基于级别和包装厚度的干燥前与后的包装,有一些烘焙的推荐方法。预烘焙用于干燥包装的元件准备, 而后烘焙用于在车间寿命过后重新恢复元件。请查阅并跟随J-STD-033中推荐的烘焙时间/温度。烘焙温度可能通过氧化引脚或引起过多的金属间增生(intermetallic growth)而降低引脚的可焊接性。不要将元件存储在烘焙温度下的炉子内。记住,高温托盘可以在125℃之下烘焙,而低温托盘不能高于40℃。
IPC的干燥包装之前的预烘焙推荐是:
包装厚度小于或等于1.4mm:对于2a ~5a 级别,125℃的烘焙时间范围8~28小时,或150℃烘焙4~14小时。
包装厚度小于或等于2.0mm:对于2a ~5a 级别,125℃的烘焙时间范围23~48小时,或150℃烘焙11~24小时。
包装厚度小于或等于4.0mm:对于2a ~ 5a级别,125℃的烘焙时间范围48小时,或150℃烘焙24小时。
IPC的车间寿命过期之后的后烘焙推荐是:
包装厚度小于或等于1.4mm:对于2a ~5a级别,125℃的烘焙时间范围4~14小时,或40℃烘焙5~9天。
包装厚度小于或等于2.0mm:对于2a ~5a级别,125℃的烘焙时间范围18~48小时,或40℃烘焙21~68天。
包装厚度小于或等于4.0mm:对于2a ~5a级别,125℃的烘焙时间范围48小时,或40℃烘焙67或68天。
通过了解IPC-M-109,潮湿敏感性元件标准与指引手册,可避免有关潮湿敏感性的问题。
问题11:请问在波峰焊工艺加入点胶后会出现拉丝/拖尾、胶嘴堵塞、空打、元器件移位、固化后,元器件黏结强度不够,波峰焊后会掉件、固化后元件引脚上浮/移位等缺陷,是什么原因,有什么好的解决方法?
解答:1.拉丝/拖尾是点胶中常见的缺陷。产生此现象的主要原因是:胶嘴内径太小,点胶压力太高,胶嘴离PCB的时间距太大,黏胶剂过期或品质不好,贴片胶黏度太高,从冰箱中取出后未能恢复到室温,点胶量太多。
解决方法:改换内径较大的胶嘴,降低点胶压力,调节“止动”高度,换胶,选择适合黏度的胶种,从冰箱中取出后恢复到室温(约4小时),调整点胶量。
2.胶嘴堵塞,这是点胶中常见的缺陷现象之一。其表面出来现象:胶嘴出量偏少或没有胶点出来。
产生原因:针孔内未完全清洗干净,贴片胶中混入杂质,有堵孔现象,不相容的胶水相混合。
解决方法:换清洁的针头,换质量好的贴片胶,贴片胶牌号不应搞错。
3.空打,其表现出来的现象为:只有点胶动作,却无出胶量。
产生原因:混入气泡,胶嘴堵塞。
解决方法:注射筒中的胶应进行脱气泡处理(特别是自己装的胶),按胶嘴堵塞方法处理。
4.元器件移位
现象:固化后元器件移位,严重时元器件引脚不在焊盘上。
产生原因:贴片胶出胶量不均匀(例如片式元件两点胶水中一个多一个少),贴片时元件移位,贴片胶初黏力低,点胶后PCB放置时间太长,胶水半固化。
解决方法:检查胶嘴是否有堵塞,排除出胶不均匀现象,调整贴片机工作状态,换胶水,点胶后PCB放置时间不应太长(小于4小时)。
5.固化后,元器件黏结强度不够,波峰焊后会掉件
现象:固化后,元器件黏结强度不够,低于规定值,有时用手触摸会出现掉片。
产生原因:固化工艺参数不到位,特别是温度不够,元件尺寸过大,吸热量大,光固化灯老化,胶水量不够,元件/PCB有污染。
解决方法:调整固化曲线,特别是提高固化温度,通常热固化胶的峰值固化温度很关键,达到峰值温度易引起掉片,对光固胶来说,应观察光固化灯是否老化,灯管是否有发黑现象;胶水的数量,元件/PCB是否有污染都是应该考虑的问题。
6.胶固化后元件引脚上浮/移位。其表现出来的现象为:固化后元件引脚浮起来或移位,波峰焊后锡料会进入焊盘,严重时会出现短路和开路。
产生原因:贴片胶不均匀,贴片胶量过多,贴片进元件偏移。
解决方法:调整点胶工艺参数,控制点胶量,调整贴片工艺参数。