SMT焊接缺陷研究

胥路平，李 军

（中国工程物理研究院电子工程研究所 621900）

0 引言

表面组装技术（Surface Mount Technology,SMT）作为先进的电子产品组装技术，经过数十年的不断发展和完善，取得了巨大的发展，得到了越来越广泛的应用。表面组装技术具有突出的优点，同时也还存在一些缺点和不足。在理想状况下，人们希望从PCB板生产阶段开始，到清洗工序结束，不产生任何质量问题，然而这是很难做到的。由于SMT生产工序较多，不可能保证每道工序不出现一点差错，因此，在SMT生产过程中常常会出现一些装配缺陷，尤其是焊接缺陷，它直接影响组件甚至产品的质量和可靠性。只有对其进行正确地分析，了解其产生的主要原因，才能正确的处理，从而防止焊接缺陷的产生。

本文讨论在表面组装环节中的焊接缺陷类型，分析它们的主要产生原因，并提出相应的预防或处理措施。

1 焊接缺陷检测

SMT的焊接缺陷基本都由焊点反映出来，因此要判断是否有焊接缺陷产生，可以运用规定的技术标准来衡量焊点是否符合要求，若不符合要求则可判定为焊接缺陷。简易可行的判断方法是通过人眼或简单的光学放大系统对焊点进行结构完整性分析。可以接受的焊点一般具有表面光洁、外观完整、位置正确、焊料充足、润湿良好、具有明显的弯月反射面等特点；不合格的焊点一般具有表面粗糙、外观畸形、位置偏斜、焊料太多或太少、润湿不良、没有明显的弯月反射面。

焊点人工视觉检查应在表面组装电路板回流焊或波峰焊之后、通孔元件手工焊之前进行。以避免通孔元件对表面组装焊点的遮掩而影响焊点的观察。

在焊点的检查中我们可以看到，J型引线焊点由于焊点主根部在外侧，容易观察和修复；翼形引线焊点，由于焊点主根部在内侧，不易观察和修复，我们只能通过检查焊点趾部的润湿情况来判断焊点是否可以接受，因此容易放过趾部已润湿而主根部未润湿的边界焊点。还有一些被元件本体遮蔽而不可视的焊点不能直接进行人工视觉检查，我们只能通过工艺控制或其他焊点检查方法来控制这些焊点的质量。

在焊点检查中对发现的不合格焊点应按照正确的操作工艺即时地予以修复，同时也要避免焊点维修的盲目性，对那些已经检查确定合格的焊点，不要盲目地进行维修，因为任何焊点的维修都会对电路的可靠性附带产生不利的影响，如热冲击和焊剂污染等。

2 焊接缺陷分析与处理

SMT中常见的焊接缺陷有：片式元件大量移位、焊锡球、曼哈顿现象、IC引脚桥接、冷焊、边界焊点、焊点焊料过量、元件引脚未湿润、抽芯、焊点或元件开裂和引脚漏焊。下面对这些焊接缺陷的表现形式，缺陷的危害以及产生缺陷的原因进行分析，并提出这些焊接缺陷的预防处理措施。

片式元件大量移位，表现形式是：目视可见许多小型片式元件偏离或远离焊盘，伴有曼哈顿现象和焊锡球产生。该焊接缺陷的危害是：导致电路开路。导致该焊接缺陷的可能因素是：回流焊炉炉温曲线设置不当，焊膏回流焊时溶剂沸腾溅射引起元件移位。为了避免产生该焊接缺陷，应当调整回流焊工艺；充分干燥焊膏、人工焊接移位元件并清除溅射的焊料。

焊锡球，表现形式是：通过低倍放大镜可见焊点周围有许多微小的焊球。该焊接缺陷的危害是：短路、虚焊，以及焊料球污染电路板。导致该焊接缺陷的可能因素是：焊膏质量差；回流焊工艺与焊膏性能不相适应；焊盘氧化严重。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：使用能抑制焊料球产生的焊膏；调整回流焊工艺参数使之与焊膏特性相适应；改善印制板的可焊性；人工去除焊料球并维修焊点。

曼哈顿现象，表现形式是：通过目视可见片式元件一端脱离焊盘或直立。该焊接缺陷的危害是：导致电路开路。导致该焊接缺陷的可能因 素是：焊盘设计不规范；焊前元件贴装位置偏差大；元件两端升温不均匀。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：按规范设计焊盘；提高元件贴装位置精度；人工维修焊点。

IC引脚桥接，表现形式是：通过低倍放大镜可见细间距IC引线之间有焊料桥联。该焊接缺陷的危害是：短路和虚焊。导致该焊接缺陷的可能因素是：焊膏印刷太厚、桥印、元件贴装位置偏差大。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：减少焊膏印刷模板厚度；减少印刷间隙和重印次数；提高贴片精度；人工维修焊点。

冷焊，表现形式是：通过目视可见焊点发黑，焊膏未完全熔化。该焊接缺陷的危害是：虚焊和短路。导致该焊接缺陷的可能因素是：回流焊参数错误；焊接温度太低，传送速度太快，印制板相隔太近。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：严格按照焊膏生产厂家提供的或经试验认可的回流焊温度曲线焊接电路板。

边界焊点，表现形式是：通过低倍放大镜可见焊点焊料不足，主根部没有焊料湿润。该焊接缺陷的危害是：焊点可焊性差、虚焊。导致该焊接缺陷的可能因素是：焊膏印刷薄，焊料已丢失，元件引脚异面，元件可焊性差焊盘设计不合理。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：增加模板厚度；加大焊膏印刷间隙；控制好元器件质量；改善印制板焊盘设计；防止焊料丢失；人工维修边界焊点。

焊点焊料过量，表现形式是：通过目视可见焊点焊料突出，焊料高度超过了元件焊端高度。该焊接缺陷的危害是：焊点可靠差、引发电路故障。导致该焊接缺陷的可能因素是：焊膏印刷太厚。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：改进焊膏印刷质量、人工去除焊点上多余的焊料。

元件引脚未湿润，表现形式是：通过低倍放大镜可见焊料能湿润焊盘，但不能湿润元件引脚，焊点表面没有弯月反射面，湿润角大于90°。该焊接缺陷的危害是：虚焊、开路。导致该焊接缺陷的可能因素是：元件引脚氧化严重，元件引脚已被污物污染。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：保证元件可焊性，防止元件被异物污染，人工维修焊点。

抽芯，表现形式是：通过低倍放大镜可见，焊点焊料不是集中在元件引线与焊盘接触的地方，而是集中在元件的上部焊料能湿润元件引线而没有湿润焊盘。该焊接缺陷的危害是：虚焊、开路。导致该焊接缺陷的可能因素是：印制板可焊性差；焊盘和元件引线回流焊时温差大。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：改善印制板可焊性；调整回流焊工艺，充分预热印制板，缩小焊盘与元件引线之间的温差。

焊点或元件开裂，表现形式是：通过低倍放大镜可见焊点或元件有裂纹或开裂。该焊接缺陷的危害是：开路。导致该焊接缺陷的可能因素是：印制板变形、检测探针冲击焊点、焊接热冲击元件、焊接前元件已经开裂。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：印制板和元器件在贴装前进行干燥处理；避免印制板在运输、存放、安装中变形；避免检测探针强烈冲击焊点；防止元件在贴装中产生裂纹；人工维修开裂焊点，更换开裂元件。

引脚漏焊，表现形式是：通过目视可见元件引脚与焊盘之间未形成机械和电气化接触。该焊接缺陷的危害是：开路。导致该焊接缺陷的可能因素是：元件引脚已损伤或元件引脚共面性差、焊盘设计不当，元件贴装位置偏差大。针对该焊接缺陷的预防处理措施是：控制好元件入库质量；防止元件引脚在使用中损坏。

[1]顾蔼云.SMT制造工艺[M].北京:电子工业出版社,2004.

[2]胡建明.提高SMT焊接质量的方法与措施[J].科学咨询,2009(5):50-51.

[3]周德俭,吴兆华,李春泉.SMT产品组装质量管理系统设计[J].制造业自动化,2008,30(3):52-56.

[4]谢青松,赵立博.SMT表面贴装技术工艺应用与探讨[J].船电技术,2009,29(10):36-38.

[5]徐向荣.电子元器件表面组装工艺质量改进研究[D].苏州:苏州大学,2010.

[6]彭勇,王万刚,刘新.回流焊缺陷成因及其解决对策的研究[J].热加工工艺,2011(1):149-153.

[7]贾小平,任博成.SMT生产线制程工艺控制细则[J].电子工艺技术,2011(4):210-211.

[8]齐成.SMT工艺技术要点和缺陷的处理[J].印制电路信息,2011(8):62-67.