SMT焊接缺陷研究

胥路平，李 軍

（中國工程物理研究院電子工程研究所 621900）

0 引言

表面組裝技術（Surface Mount Technology,SMT）作為先進的電子產品組裝技術，經過數十年的不斷發展和完善，取得了巨大的發展，得到了越來越廣泛的應用。表面組裝技術具有突出的優點，同時也還存在一些缺點和不足。在理想狀況下，人們希望從PCB板生產階段開始，到清洗工序結束，不產生任何質量問題，然而這是很難做到的。由于SMT生產工序較多，不可能保證每道工序不出現一點差錯，因此，在SMT生產過程中常常會出現一些裝配缺陷，尤其是焊接缺陷，它直接影響組件甚至產品的質量和可靠性。只有對其進行正確地分析，了解其產生的主要原因，才能正確的處理，從而防止焊接缺陷的產生。

本文討論在表面組裝環節中的焊接缺陷類型，分析它們的主要產生原因，并提出相應的預防或處理措施。

1 焊接缺陷檢測

SMT的焊接缺陷基本都由焊點反映出來，因此要判斷是否有焊接缺陷產生，可以運用規定的技術標準來衡量焊點是否符合要求，若不符合要求則可判定為焊接缺陷。簡易可行的判斷方法是通過人眼或簡單的光學放大系統對焊點進行結構完整性分析。可以接受的焊點一般具有表面光潔、外觀完整、位置正確、焊料充足、潤濕良好、具有明顯的彎月反射面等特點；不合格的焊點一般具有表面粗糙、外觀畸形、位置偏斜、焊料太多或太少、潤濕不良、沒有明顯的彎月反射面。

焊點人工視覺檢查應在表面組裝電路板回流焊或波峰焊之后、通孔元件手工焊之前進行。以避免通孔元件對表面組裝焊點的遮掩而影響焊點的觀察。

在焊點的檢查中我們可以看到，J型引線焊點由于焊點主根部在外側，容易觀察和修復；翼形引線焊點，由于焊點主根部在內側，不易觀察和修復，我們只能通過檢查焊點趾部的潤濕情況來判斷焊點是否可以接受，因此容易放過趾部已潤濕而主根部未潤濕的邊界焊點。還有一些被元件本體遮蔽而不可視的焊點不能直接進行人工視覺檢查，我們只能通過工藝控制或其他焊點檢查方法來控制這些焊點的質量。

在焊點檢查中對發現的不合格焊點應按照正確的操作工藝即時地予以修復，同時也要避免焊點維修的盲目性，對那些已經檢查確定合格的焊點，不要盲目地進行維修，因為任何焊點的維修都會對電路的可靠性附帶產生不利的影響，如熱沖擊和焊劑污染等。

2 焊接缺陷分析與處理

SMT中常見的焊接缺陷有：片式元件大量移位、焊錫球、曼哈頓現象、IC引腳橋接、冷焊、邊界焊點、焊點焊料過量、元件引腳未濕潤、抽芯、焊點或元件開裂和引腳漏焊。下面對這些焊接缺陷的表現形式，缺陷的危害以及產生缺陷的原因進行分析，并提出這些焊接缺陷的預防處理措施。

片式元件大量移位，表現形式是：目視可見許多小型片式元件偏離或遠離焊盤，伴有曼哈頓現象和焊錫球產生。該焊接缺陷的危害是：導致電路開路。導致該焊接缺陷的可能因素是：回流焊爐爐溫曲線設置不當，焊膏回流焊時溶劑沸騰濺射引起元件移位。為了避免產生該焊接缺陷，應當調整回流焊工藝；充分干燥焊膏、人工焊接移位元件并清除濺射的焊料。

焊錫球，表現形式是：通過低倍放大鏡可見焊點周圍有許多微小的焊球。該焊接缺陷的危害是：短路、虛焊，以及焊料球污染電路板。導致該焊接缺陷的可能因素是：焊膏質量差；回流焊工藝與焊膏性能不相適應；焊盤氧化嚴重。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：使用能抑制焊料球產生的焊膏；調整回流焊工藝參數使之與焊膏特性相適應；改善印制板的可焊性；人工去除焊料球并維修焊點。

曼哈頓現象，表現形式是：通過目視可見片式元件一端脫離焊盤或直立。該焊接缺陷的危害是：導致電路開路。導致該焊接缺陷的可能因 素是：焊盤設計不規范；焊前元件貼裝位置偏差大；元件兩端升溫不均勻。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：按規范設計焊盤；提高元件貼裝位置精度；人工維修焊點。

IC引腳橋接，表現形式是：通過低倍放大鏡可見細間距IC引線之間有焊料橋聯。該焊接缺陷的危害是：短路和虛焊。導致該焊接缺陷的可能因素是：焊膏印刷太厚、橋印、元件貼裝位置偏差大。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：減少焊膏印刷模板厚度；減少印刷間隙和重印次數；提高貼片精度；人工維修焊點。

冷焊，表現形式是：通過目視可見焊點發黑，焊膏未完全熔化。該焊接缺陷的危害是：虛焊和短路。導致該焊接缺陷的可能因素是：回流焊參數錯誤；焊接溫度太低，傳送速度太快，印制板相隔太近。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：嚴格按照焊膏生產廠家提供的或經試驗認可的回流焊溫度曲線焊接電路板。

邊界焊點，表現形式是：通過低倍放大鏡可見焊點焊料不足，主根部沒有焊料濕潤。該焊接缺陷的危害是：焊點可焊性差、虛焊。導致該焊接缺陷的可能因素是：焊膏印刷薄，焊料已丟失，元件引腳異面，元件可焊性差焊盤設計不合理。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：增加模板厚度；加大焊膏印刷間隙；控制好元器件質量；改善印制板焊盤設計；防止焊料丟失；人工維修邊界焊點。

焊點焊料過量，表現形式是：通過目視可見焊點焊料突出，焊料高度超過了元件焊端高度。該焊接缺陷的危害是：焊點可靠差、引發電路故障。導致該焊接缺陷的可能因素是：焊膏印刷太厚。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：改進焊膏印刷質量、人工去除焊點上多余的焊料。

元件引腳未濕潤，表現形式是：通過低倍放大鏡可見焊料能濕潤焊盤，但不能濕潤元件引腳，焊點表面沒有彎月反射面，濕潤角大于90°。該焊接缺陷的危害是：虛焊、開路。導致該焊接缺陷的可能因素是：元件引腳氧化嚴重，元件引腳已被污物污染。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：保證元件可焊性，防止元件被異物污染，人工維修焊點。

抽芯，表現形式是：通過低倍放大鏡可見，焊點焊料不是集中在元件引線與焊盤接觸的地方，而是集中在元件的上部焊料能濕潤元件引線而沒有濕潤焊盤。該焊接缺陷的危害是：虛焊、開路。導致該焊接缺陷的可能因素是：印制板可焊性差；焊盤和元件引線回流焊時溫差大。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：改善印制板可焊性；調整回流焊工藝，充分預熱印制板，縮小焊盤與元件引線之間的溫差。

焊點或元件開裂，表現形式是：通過低倍放大鏡可見焊點或元件有裂紋或開裂。該焊接缺陷的危害是：開路。導致該焊接缺陷的可能因素是：印制板變形、檢測探針沖擊焊點、焊接熱沖擊元件、焊接前元件已經開裂。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：印制板和元器件在貼裝前進行干燥處理；避免印制板在運輸、存放、安裝中變形；避免檢測探針強烈沖擊焊點；防止元件在貼裝中產生裂紋；人工維修開裂焊點，更換開裂元件。

引腳漏焊，表現形式是：通過目視可見元件引腳與焊盤之間未形成機械和電氣化接觸。該焊接缺陷的危害是：開路。導致該焊接缺陷的可能因素是：元件引腳已損傷或元件引腳共面性差、焊盤設計不當，元件貼裝位置偏差大。針對該焊接缺陷的預防處理措施是：控制好元件入庫質量；防止元件引腳在使用中損壞。

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