焊接质量与主要焊点缺陷分析.pptx

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1、SMT质量要求质量要求高质量高质量 高直通率高直通率 高可靠（高可靠（高可靠（高可靠（寿命保证寿命保证寿命保证寿命保证）！（电性能）（电性能）（电性能）（电性能）（机械强度）（机械强度）（机械强度）（机械强度）质量是在设计和生产过程中实现的质量是在设计和生产过程中实现的第1页/共38页返修的潜在问题返修的潜在问题返修工作都是具有破坏性的返修工作都是具有破坏性的返修工作都是具有破坏性的返修工作都是具有破坏性的 返修返修返修返修会缩短产品寿命会缩短产品寿命会缩短产品寿命会缩短产品寿命 过过去去我我们们通通常常认认为为，补补焊焊和和返返修修，使使焊焊点点更更加加牢牢固固，看看起起来来更更加加完完美美

2、，可可以以提提高高电电子子组组件件的的整整体体质质量量。但但这这一传统观念并不正确。一传统观念并不正确。如果返修方法不正确，就会加重对元器件如果返修方法不正确，就会加重对元器件如果返修方法不正确，就会加重对元器件如果返修方法不正确，就会加重对元器件和印制电路板的损伤，甚至会造成报废。和印制电路板的损伤，甚至会造成报废。和印制电路板的损伤，甚至会造成报废。和印制电路板的损伤，甚至会造成报废。第2页/共38页内容内容1.1.焊点要求焊点要求焊点要求焊点要求2.2.检测方法检测方法检测方法检测方法3.3.检测标准（检测标准（检测标准（检测标准（IPC-A-610IPC-A-610简介简介简介简介）4

3、 4 4 4.SMT.SMT再流焊接中再流焊接中再流焊接中再流焊接中常见的焊接缺陷分析与预防对策常见的焊接缺陷分析与预防对策常见的焊接缺陷分析与预防对策常见的焊接缺陷分析与预防对策第3页/共38页 产生产生电子信号电子信号或功率的流或功率的流动动 产生机械连接强度产生机械连接强度焊接后在焊料与被焊金属界面生成金属间合金层（焊缝）焊接后在焊料与被焊金属界面生成金属间合金层（焊缝）焊接后在焊料与被焊金属界面生成金属间合金层（焊缝）焊接后在焊料与被焊金属界面生成金属间合金层（焊缝）焊缝焊缝焊缝焊缝1.焊点要求焊点要求第4页/共38页优良焊点的定义优良焊点的定义在设计考虑的使用环境、方式以及寿命期内，

4、能够在设计考虑的使用环境、方式以及寿命期内，能够在设计考虑的使用环境、方式以及寿命期内，能够在设计考虑的使用环境、方式以及寿命期内，能够保持其电气性能和机械强度的焊点。保持其电气性能和机械强度的焊点。保持其电气性能和机械强度的焊点。保持其电气性能和机械强度的焊点。第5页/共38页表面贴装元件表面贴装元件优良焊点的条件优良焊点的条件外观条件：外观条件：外观条件：外观条件：a a a a 焊点的润湿性好焊点的润湿性好焊点的润湿性好焊点的润湿性好 b b b b 焊料量适中，避免过多或少焊料量适中，避免过多或少焊料量适中，避免过多或少焊料量适中，避免过多或少 c c c c 焊点表面表面应完整、连续

5、平滑焊点表面表面应完整、连续平滑焊点表面表面应完整、连续平滑焊点表面表面应完整、连续平滑 d d d d 无针孔和空洞无针孔和空洞无针孔和空洞无针孔和空洞 e e e e 元器件焊端或引脚在焊盘上的位置偏差应符合规定要求元器件焊端或引脚在焊盘上的位置偏差应符合规定要求元器件焊端或引脚在焊盘上的位置偏差应符合规定要求元器件焊端或引脚在焊盘上的位置偏差应符合规定要求 f f f f 焊接后贴装元件无损坏、端头电极无脱落焊接后贴装元件无损坏、端头电极无脱落焊接后贴装元件无损坏、端头电极无脱落焊接后贴装元件无损坏、端头电极无脱落内部条件内部条件内部条件内部条件 优良的焊点必须形成适当的优良的焊点必须形

6、成适当的优良的焊点必须形成适当的优良的焊点必须形成适当的IMCIMC金属间化合物（结合层）金属间化合物（结合层）金属间化合物（结合层）金属间化合物（结合层）没有开裂和裂纹没有开裂和裂纹没有开裂和裂纹没有开裂和裂纹第6页/共38页2.检测方法检测方法(1)(1)目视检查：简便直观，是评定焊点外观质量的主要方法。目视检查：简便直观，是评定焊点外观质量的主要方法。根据组装板的组装密度根据组装板的组装密度,应在应在2 25 5倍放大镜或倍放大镜或3 32020倍立倍立体显微镜下检验（并借助照明）。体显微镜下检验（并借助照明）。(2)(2)自动检测技术（自动检测技术（自动检测技术（自动检测技术（AITA

7、IT）：）：）：）：AOIAOI、ICTICT、X-rayX-ray等。等。(3)(3)其它检测：必要时做破坏性抽检，如金相组织分析等。其它检测：必要时做破坏性抽检，如金相组织分析等。焊盘宽度或焊盘直径焊盘宽度或焊盘直径焊盘宽度或焊盘直径焊盘宽度或焊盘直径用于检测放大倍数用于检测放大倍数用于检测放大倍数用于检测放大倍数用于仲裁放大倍数用于仲裁放大倍数用于仲裁放大倍数用于仲裁放大倍数1.0mm1.0mm1.75X1.75X4X4X0.51.0mm0.51.0mm4X4X10X10X0.250.5mm0.250.5mm10X10X20X20X0.23mm0.23mm20X20X40X40X目视检查

8、放大倍数目视检查放大倍数目视检查放大倍数目视检查放大倍数第7页/共38页3.检测标准检测标准企业标准企业标准企业标准企业标准国内外行业标准国内外行业标准国内外行业标准国内外行业标准IPC-A-610 CIPC-A-610 CIPC-A-610 DIPC-A-610 D第8页/共38页(1)IPC-A-610简介简介IPC-A-610是美国电子装联业协会制定的是美国电子装联业协会制定的电子组装电子组装件外观质量验收条件的标准件外观质量验收条件的标准，94年年1月制定，月制定，96年年1月修订为月修订为B版，版，2000年年1月修订为月修订为C版。版。IPC-A-610是国际上电子制造业界普遍公认

9、的可作为国际通行是国际上电子制造业界普遍公认的可作为国际通行的质量检验标准。的质量检验标准。IPC确立确立A-610标准的目的，是帮助制造商实现最高标准的目的，是帮助制造商实现最高的的SMT生产质量。生产质量。第9页/共38页(2)IPC-A-610DIPC-A-610D是是无铅焊接的电子组装件验收标准无铅焊接的电子组装件验收标准 （2004年年11月底推出）月底推出）第10页/共38页 IPC IPC标准将电子产品划分为三个级别标准将电子产品划分为三个级别标准将电子产品划分为三个级别标准将电子产品划分为三个级别 一级一级一级一级为通用类电子产品为通用类电子产品包括消费类电子产品，部分计算包括

10、消费类电子产品，部分计算机及外围设备，以及对外观要求不高而对其使用功能要求为机及外围设备，以及对外观要求不高而对其使用功能要求为主的产品。主的产品。二级二级二级二级为专用服务类电子产品为专用服务类电子产品包括通讯设备、复杂商业机包括通讯设备、复杂商业机器、高性能长使用寿命要求的仪器。这类产品需要持久的寿器、高性能长使用寿命要求的仪器。这类产品需要持久的寿命，但不要求必须保持不间断工作，外观上也允许有缺陷。命，但不要求必须保持不间断工作，外观上也允许有缺陷。三级三级三级三级为高性能电子产品为高性能电子产品包括持续运行或严格按指令运行包括持续运行或严格按指令运行的设备和产品，这类产品使用中不能出现

11、中断，例如医用救的设备和产品，这类产品使用中不能出现中断，例如医用救生设备、飞行控制系统、精密测量仪器以及使用环境苛刻的生设备、飞行控制系统、精密测量仪器以及使用环境苛刻的高保证、高可靠性要求的产品。高保证、高可靠性要求的产品。第11页/共38页1.2 将各级产品均分四级验收条件，每一级又分为将各级产品均分四级验收条件，每一级又分为三个等级（三个等级（1、2、3级）级）1级：目标条件级：目标条件是指近乎完美的或称是指近乎完美的或称“优选优选”。这是希望达到但不一定总能达到的条件。这是希望达到但不一定总能达到的条件。2级：可接受条件级：可接受条件是指组装件在使用环境下是指组装件在使用环境下运行能

12、保证完整、可靠，但不是完美。可接受条运行能保证完整、可靠，但不是完美。可接受条件稍高于最终产品的件稍高于最终产品的 最低要求条件。最低要求条件。第12页/共38页 3 3级：缺陷条件级：缺陷条件级：缺陷条件级：缺陷条件是指组装件在完整、安装或功能上是指组装件在完整、安装或功能上可能无法满足要求。这类产品可根据设计、服务和用户可能无法满足要求。这类产品可根据设计、服务和用户要求进行返工、修理、报废或要求进行返工、修理、报废或“照章处理照章处理”，其中，其中“照照章处理章处理”须取得用户认可。须取得用户认可。4 4级：过程警示条件级：过程警示条件级：过程警示条件级：过程警示条件是指虽没有影响到产品

13、的完整、是指虽没有影响到产品的完整、安装和功能，但存在不符合要求条件（非拒收）的一种安装和功能，但存在不符合要求条件（非拒收）的一种情况。这些是由于材料、设计、操作、设备；工艺参数情况。这些是由于材料、设计、操作、设备；工艺参数等造成的。需要制造者掌握对现有过程控制要求，采取等造成的。需要制造者掌握对现有过程控制要求，采取有效改进措施。有效改进措施。第13页/共38页1.3 1.3 接收或拒收的判定接收或拒收的判定接收或拒收的判定接收或拒收的判定 接收或拒收的判定以合同、图纸、技术规范、标准接收或拒收的判定以合同、图纸、技术规范、标准和参考文件为依据。和参考文件为依据。当文件发生冲突时，按以下

14、优先次序执行：当文件发生冲突时，按以下优先次序执行：a 用户与制造商达成的协议文件。用户与制造商达成的协议文件。b 反映用户具体要求的总图和总装配图。反映用户具体要求的总图和总装配图。c 在用户或合同认可情况下，采用在用户或合同认可情况下，采用IPC-A-610标准。标准。d 用户的其它附加文件。用户的其它附加文件。第14页/共38页A-610A-610规定了怎样把元器件合格地组装到规定了怎样把元器件合格地组装到规定了怎样把元器件合格地组装到规定了怎样把元器件合格地组装到PCBPCB上，对上，对上，对上，对每种类（级）别的标准都提供了可测量的元器件位置每种类（级）别的标准都提供了可测量的元器件

15、位置每种类（级）别的标准都提供了可测量的元器件位置每种类（级）别的标准都提供了可测量的元器件位置和焊点尺寸，并提供了完成回流焊接后的外观图片。和焊点尺寸，并提供了完成回流焊接后的外观图片。和焊点尺寸，并提供了完成回流焊接后的外观图片。和焊点尺寸，并提供了完成回流焊接后的外观图片。例如图例如图例如图例如图1 1标出了焊点的关键尺寸参数，表标出了焊点的关键尺寸参数，表标出了焊点的关键尺寸参数，表标出了焊点的关键尺寸参数，表1 1列出了列出了列出了列出了QFPQFP焊点的相应技术指标。焊点的相应技术指标。焊点的相应技术指标。焊点的相应技术指标。图图图图 1 1表表表表 1 1第15页/共38页IPC

16、焊点检验标准举例焊点检验标准举例 SOPSOP、QFPQFP焊点检验标准焊点检验标准焊点检验标准焊点检验标准 可接受二级可接受二级 可接受三级可接受三级 F=T/2+G F=T+G（F焊点高度焊点高度 T引脚厚度引脚厚度 G引脚底面焊料厚度）引脚底面焊料厚度）第16页/共38页合格的焊点合格的焊点（IPC标准分三级）标准分三级）Target-Class 1,2,3第17页/共38页Acceptable-Class 1,2,3第18页/共38页Defect-Class 1,2,3第19页/共38页IPC标准（分三级）标准（分三级）第20页/共38页4.SMT再流焊接中再流焊接中常见的焊接缺陷分析

17、与预防对策常见的焊接缺陷分析与预防对策第21页/共38页影响焊接质量的主要因素影响焊接质量的主要因素(1)PCB设计设计(2)焊料的质量：合金成份及其氧化程度焊料的质量：合金成份及其氧化程度 无论有铅、无铅都应选择共晶或近共晶焊料合金无论有铅、无铅都应选择共晶或近共晶焊料合金无论有铅、无铅都应选择共晶或近共晶焊料合金无论有铅、无铅都应选择共晶或近共晶焊料合金(3)助焊剂质量助焊剂质量(4)被焊接金属表面的氧化程度（元件焊端、被焊接金属表面的氧化程度（元件焊端、PCB焊盘）焊盘）(5)工艺：印、贴、焊（工艺：印、贴、焊（正确的正确的正确的正确的 温度曲线温度曲线温度曲线温度曲线）(6)设备设备(

18、7)管理管理第22页/共38页 (1)(1)焊膏熔化不完全焊膏熔化不完全全部或局部焊点周围有未熔化的残留焊膏。全部或局部焊点周围有未熔化的残留焊膏。第23页/共38页(2)(2)润湿不良润湿不良又称不润湿或半润湿。元器件焊端、引脚或印又称不润湿或半润湿。元器件焊端、引脚或印制板焊盘不沾锡或局部不沾锡。制板焊盘不沾锡或局部不沾锡。第24页/共38页 3 3 焊料量不足与焊料量不足与虚焊或断路虚焊或断路(开路开路)焊点高度达不到规定要求，会影焊点高度达不到规定要求，会影响焊点的机械强度和电气连接的可靠性，严重时会造成虚焊或断路响焊点的机械强度和电气连接的可靠性，严重时会造成虚焊或断路第25页/共3

19、8页 (4)(4)吊桥和移位吊桥和移位吊桥又称墓碑吊桥又称墓碑现象、曼哈顿现象；现象、曼哈顿现象；移位是指元器件端移位是指元器件端头或引脚离开焊盘头或引脚离开焊盘的错位现象。的错位现象。第26页/共38页(5)(5)焊点桥接或短路焊点桥接或短路桥接又称连桥。元件端头之间、元器件桥接又称连桥。元件端头之间、元器件相邻的焊点相邻的焊点之间以及之间以及焊点焊点与邻近的导线、过孔等电气上不该连接的与邻近的导线、过孔等电气上不该连接的部位被焊锡部位被焊锡连接在一起（桥接不一定短路，但短路一定是桥接）。连接在一起（桥接不一定短路，但短路一定是桥接）。第27页/共38页(6)(6)焊锡球焊锡球又称焊料球、又

20、称焊料球、焊锡珠。是指焊锡珠。是指散布在焊点附散布在焊点附近的微小珠状近的微小珠状焊料。焊料。第28页/共38页(7)(7)气孔气孔分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。或称空洞。分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。或称空洞。第29页/共38页(8)(8)焊点高度接触或超过元件体（焊点高度接触或超过元件体（吸料现象吸料现象吸料现象吸料现象）焊接时焊料向焊接时焊料向焊端或引脚跟部移动，使焊端或引脚跟部移动，使焊料焊料焊料焊料上升上升上升上升高度接触元件体或超过元件体。高度接触元件体或超过元件体。第30页/共38页(9)(9)锡丝锡丝元件焊端之间、引脚之间、焊端或引脚与通孔之间的元件焊端之间、引脚之间、

21、焊端或引脚与通孔之间的微细锡丝。微细锡丝。第31页/共38页(10)(10)元件裂纹缺损元件裂纹缺损元件体或端头有不同程元件体或端头有不同程度的裂纹或缺损现象。度的裂纹或缺损现象。第32页/共38页(11)(11)元件端头镀层剥落元件端头镀层剥落元件端头电极镀层不元件端头电极镀层不同程度剥落，露出元件体材料。同程度剥落，露出元件体材料。第33页/共38页。第34页/共38页。第35页/共38页(16)(16)爆米花现象爆米花现象喷气现象喷气现象喷气现象喷气现象封装肿胀封装肿胀封装肿胀封装肿胀PBGAPBGA基板翘起基板翘起基板翘起基板翘起器件内部连接器件内部连接器件内部连接器件内部连接“破裂破

22、裂破裂破裂”第36页/共38页(17)(17)其他其他 还还有有一一些些肉肉眼眼看看不不见见的的缺缺陷陷，例例如如焊焊焊焊点点点点晶晶晶晶粒粒粒粒大大大大小小小小、焊焊焊焊点点点点内内内内部部部部应应应应力力力力、焊焊焊焊点点点点内内内内部部部部裂裂裂裂纹纹纹纹等等，这这些些要要通通过过X X光光，焊焊点点疲疲劳劳试试验验等等手手段段才才能能检检测测到到。这这些些缺缺陷陷主主要要与与温温度度曲曲线线有有关关。例例如如冷冷却却速速度度过过慢慢，会会形形成成大大结结晶晶颗颗粒粒，造造成成焊焊点点抗抗疲疲劳劳性性差差，但但冷冷却却速速度度过过快快，又又容容易易产产生生元元件件体体和和焊焊点点裂裂纹纹

23、；又又例例如如峰峰值值温温度度过过低低或或回回流流时时间间过过短短，由由于于不不能能生生成成一一定定厚厚度度的的金金属属间间合合金金层层，造造成成焊焊点点结结合合强强度度差差，严严重重时时会会产产生生焊焊料料熔熔融融不不充充分分和和冷冷焊焊现现象象，但但峰峰值值温温度度过过高高或或回回流流时时间间过过长长，又又会会增增加加共共界界金金属属化化合合物物的的产产生生，使使焊焊点点发发脆脆，影影响响焊焊点点强强度度，如如超超过过240240，还还会会引引起起损损坏元器件、坏元器件、PCBPCB变形、变质，影响产品性能和寿命。变形、变质，影响产品性能和寿命。第37页/共38页感谢您的观看。感谢您的观看。第38页/共38页