浅谈SMT主板元件丢失的问题

摘 要

随着无铅的介入,在主板成型过程中发现元件丢失或者焊盘掉落的现象。无论从质量还是从成本上说,这个问题的解决是很多SMT行业企业必须重视与解决的问题

关键字:POP封装  黑焊盘  合金层  安全间距  镀层 segment

主板成型过程发现元件丢失原因很多,主要在于SMT贴片造成以及周转过程由于人为原因没有按照工艺标准操作导致丢失,本文重点介绍由于SMT前端的非装配引起的主要原因。

一 、设计原因:
随着市场的小型化,对主板的空间在缩小,元件开始缩小已经开始0201元件,POP封装,这个已是发展方向。为了满足市场研发人员就不得不再想办法。
1.研发人员开始减少元件与元件之间的距离,在贴片过程中容易干涉。所以很多生产部门给R&D一个安全距离。对于两个0402的物料焊盘间距必须大于0.3mm,按照IPC标准可以偏离焊盘的1/4是可以接受假设两个元件极限都是0.275mm的距离。所以给出0.3的间距,来满足DFM(又叫可制造性设计)的要求。
2.减少元件的焊盘的大小,来满足一个安全距离。由于焊盘减少,焊盘上的锡量也随着PCB的设计改变。物料与PCB间的结合力减少。导致周转过程焊盘容易碰掉。
3.由于空间焊盘设计不对称,焊盘的走线不科学导致元件经过再流焊后立碑,周转丢失元件甚至焊盘脱落。
4.元件太靠近PCB边缘等,都容易造成SMT贴装时元件丢失,与元件立碑导致成型、周转掉元件与元件焊盘
5.为了满足设计元件焊盘减少,物料的两个焊盘间距增加。经过我实验的统计对于0402的电感,间距为0.5mm立碑的概率比0.4mm大80%,还有二极管由于间距大导致贴片后变容二极管的两个pin不能粘到锡膏,结果贴片传输后元件就丢失。

二、PCB原因
1、由于PCB厂家在定位孔公差控制不当造成在SMT的夹具上拱板,在贴片过程中将元件贴飞。
2、PCB材料与工艺控制问题,导致在再流焊炉中PCB边框膨胀,应力的释放导致使元件丢失。
3、PCB焊盘的镍金处理过程中,镀层含有过多的杂质造成经过再流焊形成黑焊盘,表面上看来是焊接良好,只要接触产生黑焊盘部分的物料,物料就脱落。PCB焊盘黑色,使用刀片刮去黑色的部分可以看到PCB的焊盘。
4、PCB焊盘氧化

三、物料方面的原因
1.物料表面氧化过度,导致不能与和锡膏形成一个合金层
2.物料的镀层不好,受到污染。致使过再流焊后物料的镀层脱落。最常见的为天线金属片。
3物料封装太紧或者太松,有的物料不能检查真空。

四、机器原因造成
1.吸嘴磨损,导致真空检测不出来元件的存在与否,再加上表面光亮。
2.飞达不好,吸取位置偏差造成。
3.Segment造成贴片偏位与贴飞。
4.机器零点偏差。
5.机器的真空过大等等。

五、人为与工艺原因
1.生产过程加锡膏不及时导致个别地方的没有锡膏
2.网印参数设置不当,刮刀速度过快尤其是在无铅工艺中,很容易造成少锡,这个也与锡膏颗粒以及网板的开孔方式有关系的
3、锡膏的回温时间不够或者锡膏过期等,锡膏的颗粒太大等导致网印少锡
4.物料的vision太差,导致分辨模糊贴片偏位将旁边的元件干涉导致贴飞
5.没有加真空检查,由于飞达,吸嘴或者物料封装等原因导致没有吸取造成没有贴上
6.程序优化过程没有考虑到合理的贴片顺序,由于目前产品的小型化,空间变小,元件之间的距离减小。如果在两个0402的电感元件之间放置一个0402的电阻,我们没有一个安全距离。先贴片两个电感再贴片这个电阻。大家可以知道结果会怎样?在我以前负责生产的时候就发现总是电容或者电感贴飞,分析设备没有任何问题,从贴飞现场分析锡膏上有贴片的痕迹说明是撞飞。
7.网板的开孔也是一个很关键的因数,也是大家容易忽视的一个工艺。前段时间我负责为其他公司生产,由于设计,物料都是其他公司的。也是没有边框的PCB,也不需要夹具支撑,对于我们来讲当时还是一个新工艺,不断的想办法解决了没有夹具支撑的问题,但是还有几个变容二极管总是漏贴,从现场发现根本就没有任何贴片的痕迹,有个别的有贴过的痕迹,丢失率能达到50%。我们的工程师开始以认为支撑问题,设备问题等都没有发现异常。经过流焊根本不能发现缺陷。网板开孔网印后锡膏的成型与物料如下图

经过分析发现网板开孔与物料的尺寸不匹配,导致贴片精度最佳的时候,刚好落在中间的凹口,刚好接触。没有锡膏的粘附力,在贴其他元件与传输的时候元件丢失。加大开孔后问题解决。
8.吸嘴配置不正确,过大设置吸嘴导致真空漏气,有的程序工程师为了优化方便,为了利用机器的利用率等将很多物料配置多个吸嘴导致贴片过程和其他元件干涉或者漏吸取物料
9.元件的公差设置太大,在光线调得太亮没有过滤吸嘴,往往会出现将吸嘴认为是物料,物料的特征点只是外形尺寸,这样导致贴片漏贴大家应该都有体会的
上面的诸多原因,也只是SMT过程的一部分原因,作为工程师分析的时候可以借鉴,能快速的解决问题。相信能带给业界的工程师一点帮助与启发。