让SMT少一些普通工艺问题

2020-05-15 12:43:18 hongling

让SMT少一些普通工艺问题

大多数公司现在正在使用表面贴装技术,同时又向球栅阵列(BGA)、芯片规模包装(CSP)和甚至倒装芯片装配迈进。但是,一些公司还在使用通孔技术。通孔技术的使用不一定是与成本或经验有关 - 可能只是由于该产品不需要小型化。许多公司继续使用传统的通孔元件,并将继续在混合技术产品上使用这些零件。本文要看看一些不够普遍的工艺问题。希望传统元件装配问题年 及其实际解决办法将帮助提供对在今天的制造中什么可能还会出错的洞察。


  静电对元件的破坏

  静电是一种客观的自然现象,产生的方式很多,如接触、磨擦、冲流等等。其产生的基本过程可归纳为:接触 → 电荷 → 转移 → 偶电层形成 → 电荷分离。 

  设备或人体上的静电最高可达数万伏以至数十万伏,在正常操作条件下也常达数百至数千伏。人体由于自身的动作及与其它物体的接触-分离、磨擦或感应等因素,可以带上几千伏甚至上万伏的静电。静电是正、负电荷在局部范围内失去平衡的结果。它是一种电能,留存在物体表现,具有高电位、低电量、小电流和作用时间短的特点。 

  静电控制的主要措施有:静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等。静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害,它分硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效;软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降。


  静电敏感元器件和印制电路板在生产过程中工序之间的传递和储放,必须使用防静电上料箱、元件盒、周转箱、周转托盘等。以防止静电积累造成危害。静电敏感元器件和印制电路板,作为成品进行包装时必须采用防静电屏蔽袋、包装袋、包装盒、条、筐等,避免运输过程中的静电损害。 

  电子产品在生产过程中,其元器件、组件成品经常与设备工具等发生接触、分离,磨擦而产生静电,必须使用防静电坐垫、周转小车、维修包、工具、工作椅(凳)等,并通过适当的接地,使静电迅速泄放。 磨擦起电和人体静电是电子、微电子工业中的两大危害源,但产生静电并非危害所在,危害在于静电积累及由此产生的静电电荷放电,因此必须予以控制。 

  带静电的物体,在其周围形成静电场,会产生力学效应,放电效应和静电感应效应。由于静电的力学效应,空气中的浮游的尘粒会吸附到硅片等电子元器件上,严重影响电子产品的质量,因此,对净化工作空间必须采取防静电措施。净化室的墙壁、天花板和地板等都应采用防静电的不发尘材料,对操作人员及工件、器具也应采取一系列的静电防护措施。


  为了解生产过程静电起电情况,判别生产过程中静电的影响程度以及检验静电防护用品、装备质量都需要测量静电及有关参数。静电的测量,主要是对静电电压、材料电阻、接地电阻、静电关衰期、静电电量、静电消除器消电性能、布料电荷面密度等的测量。 

静电防护工作是一项系统工程,任何环节的疏漏或失误,都将导致静电防护工作的失败,必须时时防范,人人防范。


  我们使用光学照片与扫描电子显微镜(SEM, scanning electron microscopy)看到在一个硅片表面上的静电击穿。静电放电,引入到一个引脚,引起元件的工作状态的改变,导致系统失效。在实验室对静电放电的模拟也能够显示实时发生在芯片表面的失效。 

  静电可能是一个问题,解决办法是一个有效的控制政策。手腕带是最初最重要的防御。


树枝状晶体增长 

  树枝状结晶发生在施加的电压与潮湿和一些可离子化的产品出现时。电压总是要在一个电路上,但潮湿含量将取决于应用与环境。可离子化材料可能来自印刷电路板(PCB)的表面,由于装配期间或在空板制造阶段时的不良清洁。 

  如果要调查这类缺陷,不要接触板或元件。在失效原因的所有证据毁灭之前,让缺陷拍成照片并进行研究。污染可能经常来自焊接过程或使用的助焊剂。另一个可能性是装配期间带来的一般操作污垢.工业中最普遍的缺陷原因来自助焊剂残留物。 

  在上面的例子中,失效发生在元件的返修之后。这个特殊的电话单元是由一个第三方公司使用高活性助焊剂返修的,不象原来制造期间使用的低活性材料。


焊盘破裂 

  当元件或导线必须作为一个第二阶段装配安装时,通常使用 C 形焊盘。例子有,重型元件、线编织或不能满足焊接要求的元件。在某些情况中,品质人员不知道破裂的原因,以为是PCB腐蚀问题。 

  上面的照片是一个设计陷井,不是PCB缺陷。在焊盘上存在两个破裂,但只有一个需要防止焊接并且通常防止焊接过程的方向。 

锡 球 

  锡球是对于任何引入免洗技术的工程师的一个问题。为了帮助控制该问题,他必须减少其公司使用的不同电路板供应商的数量。通过这样,他将减少使用在其板上的不同阻焊类型,并帮助孤立主要问题 - 阻焊层。 

  锡球可能由许多装配期间的工艺问题引起,但如果阻焊层不让锡球粘住,该问题就解决了。如果阻焊类型不允许锡球粘住表面,那么这就为工程师打开工艺窗口。锡球的最常见的原因是在波峰表面上从助焊剂产生的排气,当板从波峰处理时,焊锡从锡锅的表面弹出。


IC座的熔焊点 

  集成电路(IC)引脚之间的焊锡短路不是那么常见,但会发生。一般短路是过程问题太高的结果。这种问题可能来自无线工艺,必须为将来的工艺装配考虑。 

  在座的引脚和/或IC引脚上使用锡/铅端子,增加了短路的可能性。零件简直已经熔合在一起。问题会变得更差,如果改变接触表面上的锡/铅厚度。如果我们全部使用无铅,在引脚和座的引脚上的可熔合涂层将出现少,问题可以避免。该问题也可以通过不预压IC来避免。


焊点失效 

  单面焊接点的可靠性是决定于焊锡数量、孔对引脚的比率和焊盘的尺寸。上面的例子显示一个失效的焊点,相对小的焊点横截面。 

  该例中的孔对引脚比率大,造成焊点强度弱。随着从引脚到孔边的距离增加,横截面上焊接点的厚度减少。如果有任何机械应力施加于焊接点,或者如果焊接点暴露于温度循环中,其结果将类似于所显示的例子。是的,你可以增加更多焊锡,但这只会延长寿命 - 不会消除问题。这类失效也可能由于对已经脆弱的焊接点的不当处理而发生。


不完整焊接圆角 

  一个单面板上的不完整焊接圆角的一个例子。这个缺陷的发生,由于许多理由。不完整的焊接圆角由不当的孔与引脚的比率、陡峭的传送带角度、过高的波峰温度和焊盘边缘上的污染所引起。照片显示不当的孔与引脚比率的一个清楚的例子,这使得该联系的大量焊接很难达到。引脚对孔的比率的设计规则是引脚尺寸加上至少0.010"(0.25mm)。加上0.015"(0.38mm)的孔在焊接期间还可得到满意的焊点。一个经常忘记的问题是,随着引脚对孔的比率增加,焊接点的尺寸减少,这正影响焊点的强度和可靠性。 

  上面的例子也显示铜焊盘上的去毛刺。在钻孔或冲孔期间,板面上的铜已经在某些区域倾斜,使得焊接困难。如果松香从或者基板或者基板与铜焊盘之间的结合点上涂在焊盘边缘上。