回流焊常見缺陷概述

回流焊過程中可能出現(xiàn)多種缺陷，這些缺陷受多種因素影響，包括設(shè)備、工藝、材料等方面。以下是一些常見的缺陷：

一、焊接不良相關(guān)的缺陷

（一）立碑現(xiàn)象（曼哈頓現(xiàn)象）

在回流焊工藝中，片式元器件常出現(xiàn)一端焊接在焊盤上，而另一端翹立的情況，這就是立碑現(xiàn)象，也被稱為曼哈頓現(xiàn)象。其根本原因是元器件兩邊的潤濕力不平衡，從而導(dǎo)致兩端的力矩不平衡 。

• 焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理：如果元器件的兩邊焊盤之一與地線相連接，或者有一側(cè)焊盤面積過大，就會(huì)造成焊盤兩端熱容量不均勻。而且PCB表面各處的溫差過大也會(huì)致使元器件焊盤兩邊吸熱不均勻，像大型器件QFP、BGA、散熱器周圍的小型片式元器件焊盤兩端容易出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象，這些情況都會(huì)導(dǎo)致立碑現(xiàn)象的發(fā)生。例如在一些高密度布線的PCB板上，小型片式電容旁邊有大型的芯片散熱器件時(shí)，電容就較容易出現(xiàn)立碑現(xiàn)象 。

• 焊錫膏與焊錫膏印刷問題：焊錫膏的活性不高或者元器件的可焊性差時(shí)，焊錫膏熔化后表面張力不一樣，也會(huì)引起焊盤潤濕力不平衡。并且兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻，多的一邊會(huì)因焊錫膏吸熱量增多，熔化時(shí)間滯后，進(jìn)而導(dǎo)致潤濕力不平衡。比如在印刷過程中，模板窗口堵塞或者磨損，可能造成焊錫膏印刷量不均勻 。

• 貼片問題：Z軸方向受力不均勻，會(huì)使元器件浸入到焊錫膏中的深度不均勻，在熔化時(shí)由于時(shí)間差而導(dǎo)致兩邊的潤濕力不平衡。而且元器件偏離焊盤會(huì)直接導(dǎo)致立碑。例如貼片機(jī)的貼裝精度不夠，就可能造成元器件在焊盤上的位置偏移，從而在回流焊時(shí)出現(xiàn)立碑現(xiàn)象 。

• 爐溫曲線問題：對(duì)PCB加熱的工作曲線不正確，使得板面上溫差過大，通?；亓骱笭t爐體過短和溫區(qū)太少時(shí)就容易出現(xiàn)這些缺陷。比如爐溫曲線的預(yù)熱區(qū)升溫過快，可能導(dǎo)致元器件兩端受熱不均勻，進(jìn)而引發(fā)立碑現(xiàn)象 。

• N2回流焊中的氧濃度問題：采用N2保護(hù)回流焊會(huì)增加焊料的潤濕力，但如果氧含量過低，發(fā)生立碑的現(xiàn)象反而增多；通常認(rèn)為氧含量控制在(100 - 500)×10??mg/m3左右最為適宜 。

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（二）錫珠（焊料球）

錫珠是回流焊常見的缺陷之一，可分為兩類，一類出現(xiàn)在片式元器件一側(cè)，常為一個(gè)獨(dú)立的大球狀；另一類出現(xiàn)在IC引腳四周，呈分散的小珠狀。

• 溫度曲線不正確：回流焊曲線分為預(yù)熱、保溫、再流和冷卻四個(gè)區(qū)段。如果預(yù)熱、保溫的目的沒有達(dá)到，例如PCB表面溫度未能在60 - 90s內(nèi)升到150℃，并且保溫約90s，這不僅會(huì)使PCB及元器件受到較大熱沖擊，更主要的是會(huì)導(dǎo)致焊錫膏的溶劑不能部分揮發(fā)，在回流焊時(shí)因溶劑太多引起飛濺，造成焊錫膏沖出焊盤而形成錫珠。例如，若預(yù)熱區(qū)升溫速率過快，溶劑快速揮發(fā)，就可能在后續(xù)過程中產(chǎn)生錫珠 。

• 焊錫膏的質(zhì)量問題：焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)%，如果金屬含量過低會(huì)導(dǎo)致助焊劑成分過多，過多的助焊劑在預(yù)熱階段不易揮發(fā)就會(huì)引起飛珠。而且焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會(huì)引起飛珠。比如，焊錫膏從冰箱取出后沒有足夠的恢復(fù)時(shí)間就使用，會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入；焊錫膏瓶的蓋子每次使用后未蓋緊，也會(huì)使水蒸氣進(jìn)入。另外，放在模板上印制后剩余的焊錫膏如果再放回原來瓶中，會(huì)引起瓶中焊錫膏變質(zhì)，從而產(chǎn)生錫珠 。

• 印刷與貼片問題：在焊錫膏的印刷工藝中，由于模板與焊盤對(duì)中會(huì)發(fā)生偏移，若偏移過大則會(huì)導(dǎo)致焊錫浸流到焊盤外，加熱后容易出現(xiàn)錫珠。此外，印刷工作環(huán)境不好也會(huì)導(dǎo)致錫珠的生成，理想的印刷環(huán)境溫度為(25±3)℃，相對(duì)濕度為50% - 65%。貼片過程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項(xiàng)重要原因，部分貼片機(jī)Z軸頭依據(jù)元器件的厚度來定位，如Z軸高度調(diào)節(jié)不當(dāng)，會(huì)引起元器件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現(xiàn)象，這部分焊錫膏會(huì)在焊接時(shí)形成錫珠，這種情況下產(chǎn)生的錫珠尺寸稍大 。

• 模板的厚度與開口尺寸問題：模板厚度與開口尺寸過大，會(huì)導(dǎo)致焊錫膏用量增大，也會(huì)引起焊錫膏漫流到焊盤外，特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的模板。一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%時(shí)，會(huì)改善錫珠情況 。

（三）橋接

橋接是SMT生產(chǎn)中常見的缺陷之一，它會(huì)引起元器件之間的短路，遇到橋接必須返修。

• 焊錫膏質(zhì)量問題：焊錫膏中金屬含量偏高，特別是印刷時(shí)間過久后，易出現(xiàn)金屬含量增高，導(dǎo)致IC引腳橋接；焊錫膏黏度低，預(yù)熱后漫流到焊盤外；焊錫膏塌落度差，預(yù)熱后也容易漫流到焊盤外。例如在長(zhǎng)時(shí)間的印刷過程中，隨著焊錫膏中的溶劑揮發(fā)，其黏度和塌落度等性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，如果初始焊錫膏的性質(zhì)就不太穩(wěn)定，就容易在印刷后出現(xiàn)橋接問題 。

• 印刷系統(tǒng)問題：印刷機(jī)重復(fù)精度差，對(duì)位不齊（如鋼板對(duì)位不好，PCB對(duì)位不好），致使焊錫膏印刷到焊盤外，這種情況多見于細(xì)間距QFP的生產(chǎn)；鋼板窗口尺寸與厚度設(shè)計(jì)不對(duì)，以及PCB焊盤設(shè)計(jì)Sn - Pb合金鍍層不均勻，導(dǎo)致焊錫膏量偏多，從而可能造成橋接。例如在高精度的電子設(shè)備生產(chǎn)中，對(duì)印刷精度要求很高，如果印刷機(jī)的對(duì)位精度只能達(dá)到毫米級(jí)，而產(chǎn)品要求的是微米級(jí)，就容易出現(xiàn)橋接缺陷 。

• 貼放問題：貼放壓力過大，焊錫膏受壓后漫流是生產(chǎn)中多見的原因。另外，貼片精度不夠，元器件出現(xiàn)移位，IC引腳變形等也易導(dǎo)致橋接。例如貼片機(jī)在貼裝較大尺寸的元器件時(shí)，如果壓力設(shè)置過大，可能會(huì)使焊錫膏在引腳周圍漫流，當(dāng)相鄰引腳距離較小時(shí)，就會(huì)造成橋接現(xiàn)象 。

• 預(yù)熱問題：回流焊爐升溫速度過快，焊錫膏中溶劑來不及揮發(fā)，也可能導(dǎo)致橋接。例如在一些自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)線中，如果回流焊爐的預(yù)熱區(qū)時(shí)間設(shè)置過短，升溫速度過快，就容易產(chǎn)生橋接缺陷 。

（四）虛焊

虛焊表現(xiàn)為SMT元件末端焊點(diǎn)高度最小為元件可焊端寬度的75%或焊盤寬度的75%，最小焊點(diǎn)高度為焊錫高度加可焊端高度的25%，焊接面焊點(diǎn)浸潤至少270度，需要焊接的引腳或焊盤焊錫填充不足。

• 焊盤或引腳表面問題：焊盤或引腳表面的鍍層被氧化，氧化層的存在阻擋了焊錫與鍍層之間的接觸，會(huì)導(dǎo)致虛焊。例如在一些儲(chǔ)存條件較差的環(huán)境中，長(zhǎng)時(shí)間放置的元器件引腳表面可能會(huì)氧化，從而在回流焊時(shí)出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。而且鍍層厚度不夠或是加工不良，很容易在組裝過程中被破壞，也會(huì)造成虛焊。比如某些低成本的元器件，其引腳鍍層較薄，在生產(chǎn)過程中容易磨損，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量 。

• 焊接溫度不夠：相對(duì)SnPb而言，常用無鉛焊錫合金的熔點(diǎn)升高且潤濕性大為下降，需要更高的焊接溫度來保證焊接質(zhì)量。如果焊接溫度不夠，就可能出現(xiàn)虛焊。例如在一些小型的回流焊設(shè)備中，如果沒有根據(jù)使用的焊錫合金調(diào)整好合適的溫度，就容易產(chǎn)生虛焊現(xiàn)象 。

• 預(yù)熱溫度偏低或助焊劑活性不夠：預(yù)熱溫度偏低或是助焊劑活性不夠，使得助焊劑未能有效去除焊盤以及引腳表面氧化膜，從而造成虛焊。比如在一些環(huán)境濕度較大的生產(chǎn)車間，如果助焊劑的活性不能適應(yīng)這種環(huán)境，就可能無法有效去除氧化膜，導(dǎo)致虛焊 。

• 鍍層與焊錫之間不匹配：鍍層與焊錫之間的不匹配也有可能產(chǎn)生潤濕不良現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致虛焊。例如某些特殊的鍍層材料與特定的焊錫合金在化學(xué)性質(zhì)上不兼容，就會(huì)影響焊接質(zhì)量 。

• 元件尺寸影響：隨著越來越多的采用0201以及01005元件之后，由于印刷的錫膏量少，在原有的溫度曲線下錫膏中的助焊劑快速的揮發(fā)掉從而影響了錫膏的潤濕性能，容易產(chǎn)生虛焊。因?yàn)檫@些小尺寸元件的焊盤和引腳都很小，錫膏量的微小變化就可能對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生較大影響 。

• 釬料或助焊劑被污染：如果釬料或助焊劑被污染，也會(huì)導(dǎo)致虛焊。例如在生產(chǎn)車間，如果助焊劑容器沒有密封好，混入了雜質(zhì)，就可能影響其性能，導(dǎo)致虛焊現(xiàn)象的出現(xiàn) 。

（五）冷焊

冷焊是指SMT元件上的焊錫膏回流不完全，未完全融化的現(xiàn)象。

• 回流溫度太低：如果回流焊接溫度不足，焊料沒有足夠的熱量進(jìn)行充分的熔合，就會(huì)出現(xiàn)冷焊特征，表面呈現(xiàn)顆粒狀外觀。例如在一些大型的PCB板焊接中，如果回流焊爐的加熱功率不足，或者溫度設(shè)置過低，就可能導(dǎo)致冷焊現(xiàn)象的發(fā)生 。

• 回流時(shí)間過短：即使回流溫度設(shè)置正確，但如果回流時(shí)間過短，焊錫膏也可能無法完全融化，從而產(chǎn)生冷焊。比如在一些高速生產(chǎn)線中，為了提高生產(chǎn)效率，可能會(huì)縮短回流時(shí)間，如果沒有經(jīng)過合理的工藝優(yōu)化，就容易出現(xiàn)冷焊問題。

二、焊點(diǎn)外觀及可靠性相關(guān)的缺陷

（一）焊點(diǎn)不共面/脫焊

脫焊容易造成橋連、短路、對(duì)不準(zhǔn)等現(xiàn)象。

• 元件引腳問題：元件引腳扁平部分的尺寸不符合規(guī)定的尺寸，或者元件引腳共面性差（平面度公差超過±0.002英寸），扁平封裝器件的引線浮動(dòng)，這些都會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)不共面或脫焊。例如一些質(zhì)量較差的元器件，其引腳在生產(chǎn)過程中沒有經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，尺寸偏差較大，在回流焊時(shí)就容易出現(xiàn)脫焊現(xiàn)象 。

• 操作過程中的損傷：當(dāng)SMD被夾持時(shí)與別的器件發(fā)生碰撞而使引腳變形翹曲，或者在操作過程中受到其他機(jī)械損傷，會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)不共面或脫焊。比如在貼片機(jī)貼裝元器件后，在后續(xù)的傳輸過程中，如果受到震動(dòng)或者與其他部件發(fā)生碰撞，就可能使引腳變形，從而影響焊接質(zhì)量 。

• 焊膏印刷與貼裝問題：焊膏印刷量不足，貼片機(jī)貼裝時(shí)壓力太小，焊膏厚度與其上的尺寸不匹配，也會(huì)造成焊點(diǎn)不共面或脫焊。例如在印刷焊膏時(shí)，如果模板的開口過小或者印刷壓力不足，會(huì)導(dǎo)致焊膏量過少，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量 。

（二）焊點(diǎn)錫瘟

在13℃或更低的溫度條件下Sn會(huì)發(fā)生同素異形轉(zhuǎn)變，由灰白色的β - Sn（四角形晶體結(jié)構(gòu)）轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨嘈缘姆勰瞀?- Sn（立方晶體結(jié)構(gòu)），該轉(zhuǎn)變速度在 - 30℃的時(shí)候達(dá)到最大值。航空以及軍事電子經(jīng)常在該轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)作業(yè)，其長(zhǎng)期可靠性受到了極大的挑戰(zhàn)。使用無鉛釬料合金同樣發(fā)現(xiàn)錫瘟現(xiàn)象的存在。例如在一些航空航天設(shè)備中，如果其電子組件在低溫環(huán)境下工作，就需要考慮錫瘟現(xiàn)象對(duì)焊點(diǎn)可靠性的影響 。

（三）焊點(diǎn)空洞

空洞是由于助焊劑的殘留或助焊劑清潔焊接端子產(chǎn)生的廢氣不能完全排出焊料，在焊內(nèi)部產(chǎn)生沒有焊料填充的區(qū)域，在X - Ray光線檢查下，呈現(xiàn)亮白區(qū)域或在剖面狀態(tài)下，呈現(xiàn)發(fā)暗的區(qū)域?？斩吹拇嬖诳赡軙?huì)降低產(chǎn)品電氣性能或影響焊點(diǎn)可靠性。

• 錫粉氧化問題：如果錫粉氧化，錫膏中有較多的氧分子存在，回流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生更多的廢氣，這些廢氣不能完全排除出去，殘留于焊點(diǎn)形成空洞。例如在一些儲(chǔ)存不當(dāng)?shù)暮稿a膏中，錫粉可能被氧化，使用這種焊錫膏進(jìn)行回流焊時(shí)就容易產(chǎn)生空洞 。

• 升溫速率問題：升溫速率太快，特別是預(yù)熱階段，助焊劑中的稀釋劑不能完全排除出來，或助焊劑反應(yīng)后產(chǎn)生的廢氣不能完全排除，這也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生空洞問題。比如在一些回流焊工藝中，如果預(yù)熱區(qū)的升溫速率設(shè)置過高，就容易產(chǎn)生空洞現(xiàn)象 。

• 錫膏問題：過期錫膏的使用或錫膏不能充分地解凍回溫，錫膏中的助焊劑可能發(fā)生變化，也會(huì)增加空洞的發(fā)生概率。由于無鉛工藝的實(shí)施，需要增加助焊劑含量以提升印刷性能及焊接效果，但過多的助焊劑也意味著會(huì)有更多的廢氣產(chǎn)生而增加空洞發(fā)生的機(jī)率 。

三、其他缺陷

（一）黑焊盤

黑焊盤指焊盤表面化鎳浸金(ENIG)鍍層形態(tài)良好，但金層下的鎳層已變質(zhì)生成只要為鎳的氧化物的脆性黑色物質(zhì)，對(duì)焊點(diǎn)可靠性構(gòu)成很大威脅。

• 化鎳層氧化問題：化鎳層在進(jìn)行浸金過程中鎳的氧化速度大于金的沉積速度，所以產(chǎn)生的鎳的氧化物在未完全溶解之前就被金層覆蓋從而產(chǎn)生表面金層形態(tài)良好，實(shí)際鎳層已發(fā)生變質(zhì)的現(xiàn)象。例如在一些電鍍工藝控制不當(dāng)?shù)那闆r下，鎳槽中的化學(xué)成分比例失調(diào)，就可能導(dǎo)致鎳的氧化速度加快，進(jìn)而產(chǎn)生黑焊盤現(xiàn)象 。

• 金層結(jié)構(gòu)問題：沉積的金層原子之間比較疏松，金層下面的鎳層得以有繼續(xù)氧化的機(jī)會(huì)。在GalvanicEffect的作用下鎳層會(huì)繼續(xù)劣化。例如在一些長(zhǎng)期使用的電子設(shè)備中，由于金層的結(jié)構(gòu)特性，隨著時(shí)間的推移，鎳層可能會(huì)在金層下逐漸氧化變質(zhì)，形成黑焊盤 。

（二）助焊劑殘留

板面存在較多的助焊劑殘留的話，既影響了板面的光潔程度，同時(shí)對(duì)PCB板本身的電氣性也有一定的影響。

• 助焊劑選型錯(cuò)誤：比如要求采用免清洗助焊劑的場(chǎng)合卻采用松香樹脂型導(dǎo)致殘留較多。例如在一些對(duì)板面清潔度要求較高的電子產(chǎn)品生產(chǎn)中，如果錯(cuò)誤地選擇了松香樹脂型助焊劑，就會(huì)在板面留下較多的助焊劑殘留 。

• 助焊劑質(zhì)量問題：助焊劑中松香樹脂含量過多或是品質(zhì)不好容易造成殘留過多。例如一些低質(zhì)量的助焊劑，其松香樹脂的純度不夠或者含有較多的雜質(zhì)，在回流焊后就容易在板面留下較多殘留 。

• 清洗問題：清洗不夠或是清洗方法不當(dāng)不能有效清除表面殘留；工藝參數(shù)不相匹配，助焊劑未能有效揮發(fā)掉，也會(huì)造成助焊劑殘留。例如在清洗過程中，如果清洗液的濃度不夠或者清洗時(shí)間過短，就可能無法徹底清除助焊劑殘留。而且如果回流焊的工藝參數(shù)（如溫度、時(shí)間等）設(shè)置不當(dāng)，助焊劑不能充分揮發(fā)，也會(huì)在板面留下殘留 。

（三）元件側(cè)貼/元件反貼

電阻反貼不可接受，電容反貼雖不可接受，但不會(huì)造成太大影響。側(cè)貼元件還會(huì)影響到下一步的組裝。

• 元件編帶問題：在元件編帶時(shí)就反裝，電阻反貼意味著元件相對(duì)下邊緣更少的絕緣長(zhǎng)度（僅僅是剝離層和焊膏阻層）。例如在一些自動(dòng)化的元件編帶過程中，如果編帶設(shè)備出現(xiàn)故障或者程序錯(cuò)誤，就可能導(dǎo)致元件編帶時(shí)反裝，從而在回流焊后出現(xiàn)元件反貼的現(xiàn)象 。

PCBA電路板/線路板清洗劑W3210介紹

PCBA電路板/線路板清洗劑W3210是合明自主開發(fā)的PH中性配方的電子產(chǎn)品焊后殘留水基清洗劑。適用于清洗PCBA等不同類型的電子組裝件上的焊劑、錫膏殘留，包括SIP、WLP等封裝形式的半導(dǎo)體器件焊劑殘留。由于其PH中性，對(duì)敏感金屬和聚合物材料有絕佳的材料兼容性。

PCBA電路板/線路板清洗劑W3210的產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、PH值呈中性，對(duì)鋁、銅、鎳、塑料、標(biāo)簽等敏感材料上顯示出絕佳的材料兼容性。

2、用去離子水按一定比例稀釋后不易起泡，可適用于噴淋、超聲工藝。

3、不含鹵素，材料環(huán)保；氣味清淡，使用液無閃點(diǎn)，使用安全，不需要額外的防爆措施。

4、由于PH中性，減輕污水處理難度。

PCBA電路板/線路板清洗劑W3210的適用工藝：

W3210水基清洗劑適用于在線式或批量式噴淋清洗工藝，也可應(yīng)用于超聲清洗工藝。

PCBA電路板/線路板清洗劑W3210產(chǎn)品應(yīng)用：

W3210可以應(yīng)用于不同類型的焊劑殘留的水基清洗劑。產(chǎn)品為濃縮液，清洗時(shí)可根據(jù)殘留物的清洗難易程度，用去離子水稀釋后再進(jìn)行使用，安全環(huán)保使用方便，是電子精密清洗高端應(yīng)用的理想之選。