知识

SMT 回流焊出现 BGA 空焊的原因和解决方法

1. 焊盘设计问题:

– 焊盘尺寸过小:焊盘尺寸过小可能导致锡膏量不足,无法形成良好的焊点。确保焊盘尺寸与 BGA 引脚直径相匹配。
– 焊盘形状不合适:焊盘形状应与 BGA 引脚形状相匹配,以提供良好的接触面积。例如,圆形或方形焊盘可能更适合某些 BGA 封装。
– 焊盘布局不合理:焊盘之间的间距应足够大,以避免锡膏在回流焊过程中相互干扰。同时,焊盘与 PCB 边缘的距离也应适当,以防止焊点受到机械应力的影响。

2. 锡膏印刷问题:

– 锡膏印刷不均匀:锡膏印刷机的参数设置不当、刮刀磨损或锡膏质量问题可能导致锡膏印刷不均匀。这可能导致某些区域的锡膏量不足,从而引起空焊。检查和调整锡膏印刷机的参数,定期更换刮刀,并使用质量可靠的锡膏。
– 锡膏量过少或过多:锡膏量过少可能导致焊点不完整,而锡膏量过多可能导致焊点桥接或短路。根据 BGA 引脚的尺寸和密度,调整锡膏印刷的厚度和覆盖范围。
– 锡膏脱模不良:锡膏脱模不良可能导致锡膏残留或锡膏在焊盘上的分布不均匀。确保印刷电路板的表面清洁,使用适当的脱模剂,并检查和调整锡膏印刷机的脱模参数。

3. 回流焊温度曲线:

– 预热不足:预热阶段的目的是使 PCB 和元件达到适当的温度,以减少热冲击并激活助焊剂。如果预热不足,可能导致锡膏无法充分熔化和润湿焊点,从而引起空焊。检查和优化回流焊温度曲线,确保足够的预热时间和温度。
– 焊接温度不足或过高:焊接温度应根据锡膏的特性和 BGA 封装的要求进行设置。温度过低可能导致锡膏不完全熔化,而温度过高可能导致锡膏氧化或焊点损坏。使用温度测试仪测量回流焊过程中的温度,并根据需要调整温度曲线。
– 冷却速度不当:冷却速度过快或过慢都可能影响焊点的质量。过快的冷却可能导致焊点内部产生应力,而过慢的冷却可能导致焊点结晶不完整。根据锡膏的特性和 PCB 的材料,调整冷却速度。

4. BGA 锡球氧化:

– BGA 引脚表面氧化会降低锡膏与引脚的润湿性能,导致空焊。在焊接前,确保 BGA 引脚干净、无氧化。可以使用适当的清洗方法或使用抗氧化剂来处理引脚。
– 存储条件不当:BGA 元件应存储在干燥、密封的环境中,以防止引脚氧化。遵循元件供应商的存储建议,并在使用前检查引脚的状况。

5. 元件放置问题:

– BGA 元件放置不准确或偏移可能导致引脚与焊盘之间的接触不良,从而引起空焊。使用高精度的贴片机和适当的贴装工具,确保元件准确放置在焊盘上。
– 元件压力不足:在回流焊过程中,BGA 元件应受到适当的压力,以确保引脚与焊盘之间的良好接触。检查贴片机的压力设置,并确保元件在焊接过程中保持稳定。

6. 焊接材料问题:

– 锡膏质量问题:使用质量可靠的锡膏,确保其具有良好的润湿性能和稳定性。检查锡膏的保质期和存储条件,并避免使用过期或受损的锡膏。
– 助焊剂活性不足:助焊剂的作用是去除焊点表面的氧化物,并促进锡膏的润湿。如果助焊剂活性不足,可能导致焊接不良。选择适合的助焊剂,并按照供应商的建议使用。

7. 其他因素:

– 电路板变形:电路板在回流焊过程中发生变形,可能导致焊点的应力集中,从而引起空焊。
– 环境因素:如湿度、灰尘等环境因素可能会影响锡膏的性能和焊接质量,进而导致空焊。


二、改善措施

1. 焊盘设计优化:

– 根据 BGA 引脚尺寸和密度,设计合适的焊盘尺寸和形状。

– 合理布局焊盘,确保焊盘之间的距离适当,避免锡膏相互干扰。

– 采用防焊盘设计,减少锡膏在焊盘周围的残留。

2. 锡膏印刷控制:

– 调整锡膏印刷机的参数,确保印刷的锡膏量均匀且充足。

– 定期检查和维护锡膏印刷机,确保其正常运行。

– 使用合适的锡膏脱模剂,改善锡膏脱模性能。

3. 回流焊温度曲线优化:

– 根据锡膏的特性和 BGA 封装的要求,优化回流焊温度曲线。

– 确保预热充分,使锡膏中的溶剂充分挥发。

– 控制焊接温度在合适的范围内,避免过高或过低。

– 调整冷却速度,使焊点结晶均匀。

4. BGA 引脚处理:

– 在焊接前,检查 BGA 引脚的状况,如有氧化应进行清洗或更换。

– 注意 BGA 元件的存储和运输条件,避免引脚氧化和变形。

5. 元件放置控制:

– 使用高精度的贴片机,确保 BGA 元件的放置精度。

– 调整贴片机的放置压力,确保引脚与焊盘之间的良好接触。

6. 电路板质量控制:

– 确保电路板的平整度,避免在回流焊过程中发生变形。

– 控制电路板的存储和使用环境,减少环境因素对焊接质量的影响。

7. 质量检测和监控:

– 进行目视检查和 X 射线检测等方法,及时发现空焊问题。

– 建立质量监控体系,对焊接过程进行实时监控和数据分析。

8. 人员培训和管理:

– 加强操作人员的培训,提高其对 SMT 工艺的理解和操作技能。

– 建立严格的工艺管理制度,确保工艺的稳定性和一致性。

需要注意的是,具体的改善措施应根据实际情况进行调整和优化。同时,为了确保焊接质量,还需要持续监控和改进工艺,以适应不同的生产需求和条件。此外,在实际生产中,还应注意以下几点:

1. 定期对设备进行维护和保养,确保设备的正常运行。

2. 严格控制原材料的质量,确保使用的锡膏、BGA 元件等符合要求。

3. 建立完善的质量管理体系,加强对生产过程的监控和管理。

4. 不断改进和优化工艺,提高生产效率和产品质量。

通过以上措施的综合实施,可以有效地减少 SMT 回流焊出现 BGA 空焊的问题,提高焊接质量和产品的可靠性。

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