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電路板焊接中冷焊點、焊球、空洞等常見缺陷改善方案

電路板焊接中冷焊點、焊球、空洞等常見缺陷改善方案

PCB焊接中的冷焊點通常表現為焊點表面暗淡、潤濕角大於90度、X射線檢查下可見焊錫未完全覆蓋焊盤邊緣。這通常與焊膏中助焊劑活性衰減、未能及時清理鋼網底部氧化殘留焊膏層以及貼裝壓力不足導致元件引腳與焊膏充分接觸有關。在嘉金源東莞產線上,我們曾連續三批QFN設備遇到此問題,最後確定是因為刮刀磨損導致印刷壓力下降12%,加上第三回流區峰值溫度比標準值低8℃造成的。

焊珠多出現在0201、0402電阻電容側面或IC本體下方。它們的形成不僅是由於過快的回流速度,而是焊膏粒徑分佈不合規格(D90 > 28μm)和鋼網開口縱橫比小於1.5的組合,導致焊膏在脫模過程中破裂並濺到非焊盤區域。 In氮氣環境,如果氧含量高於100ppm,會進一步加劇焊珠的氧化和結塊。我們曾在嘉金源合肥線上測試了相同焊膏的不同鋼網張力,發現當張力低於35N/cm²時,焊珠出現率增加了3.7倍。

大焊盤 QFN 和 BGA 底部通常會出現過高的空洞率,特別是當焊盤尺寸大於 3mm × 3mm 且沒有散熱孔設計時。 In在這種情況下,如果回流曲線中液相線以上的時間超過65秒,或冷卻速率低於3℃/s,焊料內部的氣體無法及時逸出,導致焊點中心形成直徑>150μm的圓形空洞。嘉金源蘇州線將氮氣純度從99.99%提高到99.999%後,平均BGA空洞面積減少了42%,但前提是鋼網開孔必須同時修改為階梯式設計,以減少焊膏體積。

改進計劃必須配套實施。例如,對於0.4mm間距TSSOP的冷焊點,不僅要調整回流溫度,還必須同時將鋼網厚度從0.12mm減少到0.10mm,刮刀角度從55°增加到62°,將錫膏儲存溫度穩定在22±1℃,並將開封後使用時間壓縮到18小時以內;否則,焊珠增加會導致焊珠增加。同樣,更換新一批焊膏時,必須測量其黏度變化值。如果觸變指數與原始參數偏差超過±0.15,則必須重新進行鋼網開孔模擬並更新刮刀壓力補償係數。

所有參數調整必須伴隨首件X射線橫斷面掃描和50個-40°C~125°C熱衝擊循環後的推力測試。賈金源內部的驗收標準為冷焊點推力不得低於85gf,焊珠直徑不得超過相鄰焊盤間距的15%,總空洞面積比例必須控制在焊點投影面積的12%以內。任何不合格項目都會觸​​發製程凍結程序,只有在完成閉環 FMEA 驗證後才允許放行。

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