回流焊接的技術(shù)整合管理

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1、回流焊接的技術(shù)整合管理第四部份：回流焊接中的質(zhì)量問題處理前言：在上一篇系列文章中我和讀者們分享了回流焊接中的材料因素方面的課題。本期我們進一步來看看回流技術(shù)中焊點的質(zhì)量問題和處理原理。了解故障模式的形成過程和原理，這些技術(shù)上的認識對我們解決問題雖然很重要，但如果對于質(zhì)量的定義和量化，以及對技術(shù)整合的做法沒有足夠的掌握，我們還是不能很有效的解決問題，而更說不上預防問題的發(fā)生了。所以我將此安排了一期的篇幅來講述這些理念和經(jīng)驗。雖然如此，要在數(shù)千字中說完整也是不太可能的。我希望能夠通過這些有限的講述，給讀者們帶來引導的作用。讀者們應該更

2、全面和更細的去繼續(xù)追求和研究這方面的問題。焊接質(zhì)量問題的定義和分類：在SMT應用中，產(chǎn)品的焊接質(zhì)量可以用以下的定義來描述?！霸谠O計意圖的使用環(huán)境、方式和壽命期中，能夠維持某個程度的機械和電氣性能?！痹谶@定義中，“使用環(huán)境”指使用的場合，如室內(nèi)或是室外、靜止的工作臺或移動的交通工具上、以及環(huán)境的溫濕度等等；“方式”主要指的是通電工作模式。例如一天中會開關(guān)多次的（如手機、電腦、MP3、汽車電子等產(chǎn)品），或通電啟動后基本不關(guān)機的（如通信機站，家用電話，供電保護等產(chǎn)品）；“壽命期”指得是產(chǎn)品的預期使用期。這些都會因為行業(yè)情況和企業(yè)定位的不

3、同而有所差異，也是設計部門必須給于定義的，所以以上的定義中說“設計意圖”。“維持某個程度”指的是可以接受的失誤或失效程度，例如說1%的產(chǎn)品失效，或某個性能量化上的20%下降之類的定義。從以上的定義中，提出了一點我們在日常生產(chǎn)中經(jīng)常沒有很好的照顧到的，就是產(chǎn)品的“壽命”問題。由于檢測技術(shù)手段，以及成本和知識等的限制，在目前的SMT用戶群中，能夠較足夠照顧到這方面的用戶為數(shù)不多。所以我們不難在市場上看到‘不耐用’的產(chǎn)品。對于那些想搞好SMT的企業(yè)來說，質(zhì)量的定義必須包括兩大類。就是‘零時質(zhì)量’和‘可靠性’（或‘壽命’）?！銜r’指的是

4、使用時間為零。也就是交貨時的質(zhì)量表現(xiàn)。如果不考慮包裝、運輸、庫存等影響，就是制造商發(fā)貨時的質(zhì)量，通過FT(functiontest)（功能測試）、校驗等工作把關(guān)的質(zhì)量。而由于客戶接收到不良品后會投訴退貨，一般制造商對這方面的表現(xiàn)比較了解。但對于‘可靠性’方面的表現(xiàn)就未必有足夠詳細的記錄和數(shù)據(jù)來量化了。除了區(qū)分‘零時’和‘壽命’質(zhì)量外，焊接質(zhì)量還可以分成‘焊點’和‘非焊點’或‘材料’質(zhì)量。‘焊點’質(zhì)量顧名思義指的是焊點是否能在使用壽命期內(nèi)以及使用環(huán)境條件下堅固的保持其機械和電性接合性能。在回流焊接中，整個產(chǎn)品，包括所有PCBA上的器

5、件和基板等材料都會經(jīng)過高溫，而不良或不配合的高溫控制可能會對這些材料進行破壞，這就需要工程師們?nèi)パ芯亢吞幚怼呛更c’質(zhì)量了。典型的非焊點質(zhì)量問題如器件封裝的爆裂或分層，材料熔化等等。焊點質(zhì)量的保證，需要滿足幾個外部和內(nèi)部因素。外部條件有以下三點：1．足夠和良好的潤濕；2．適當?shù)暮更c大??；3．良好的外形輪廓。足夠和良好的潤濕，是讓我們知道‘可焊性’狀況的重要指示。一個未潤濕的焊點很難有足夠的IMC形成，這也就間接告訴我們焊接質(zhì)量是差的。這里要提醒一點，有潤濕跡象雖然表示可焊性存在，但還不能完全表示IMC的合格。而IMC形成的程度或狀

6、況，才是決定焊點可靠性的關(guān)鍵。這是外觀檢查能力的一個重要限制。焊點的大小，直接決定焊點的機械強度，以及承受疲勞斷裂和蠕變的能力。在回流焊接技術(shù)中，一般焊點的材料多來自錫膏的印刷量。在和器件焊端材料匹配不理想的情況下，大焊點有時候也可以起著緩沖質(zhì)量問題的作用。從以上的觀點上，我們希望焊點偏大為佳。不過太大的焊點也可能帶來問題。例如影響潤濕的檢查性，以及容易造成吸錫、橋接等工藝問題，甚至還可能縮短電遷移故障壽命等。焊點的外形輪廓也很重要。由于在使用中，焊點結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各部分所承受的應力并不一樣，以上提到的‘焊點大小’因素還必須和這‘外形

7、輪廓’因素一并考慮。例如一個‘少錫’出現(xiàn)在翼型引腳‘足尖’的問題，在可靠性考慮上就沒有出現(xiàn)在‘足跟’部位來的嚴重。焊點質(zhì)量的內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素也有以下三個主要方面應該得到保證。1．適當?shù)慕饘匍g合金層；2．充實的焊點內(nèi)部結(jié)構(gòu)；3．焊點內(nèi)部的微晶結(jié)構(gòu)。金屬間合金IMC的形成狀況，是決定焊點機械強度的關(guān)鍵。不同的金屬會形成不同成分組合的IMC，而其強度也有所不同。所以在選擇器件、PCB焊盤鍍層金屬和錫膏金屬的匹配上是個確保質(zhì)量的重要工作。在選對適當?shù)牟牧虾螅酉聛淼膯栴}就是通過焊接工藝的控制，使IMC形成良好的厚度了。IMC未形成時我們稱該焊

8、點為‘虛焊’，其結(jié)構(gòu)是不堅固的。但由于IMC本身是個脆弱的金屬，所以一旦形成太厚時，焊點也容易在IMC結(jié)構(gòu)中斷裂。所以控制IMC厚度便成了焊接工藝中的一個重點。焊點的內(nèi)部必須是‘實’的。由于在回流焊接工藝中，錫膏和PCB材料等會有發(fā)出氣體的現(xiàn)象，在