讓SMT少一些普通工藝問(wèn)題

大多數(shù)公司現(xiàn)在正在使用表面貼裝技術(shù)，同時(shí)又向球柵陣列(BGA)、芯片規(guī)模包裝(CSP)和甚至倒裝芯片裝配邁進(jìn)。但是，一些公司還在使用通孔技術(shù)。通孔技術(shù)的使用不一定是與成本或經(jīng)驗(yàn)有關(guān) - 可能只是由于該產(chǎn)品不需要小型化。許多公司繼續(xù)使用傳統(tǒng)的通孔元件，并將繼續(xù)在混合技術(shù)產(chǎn)品上使用這些零件。本文要看看一些不夠普遍的工藝問(wèn)題。希望傳統(tǒng)元件裝配問(wèn)題年 及其實(shí)際解決辦法將幫助提供對(duì)在今天的制造中什么可能還會(huì)出錯(cuò)的洞察。

　　靜電對(duì)元件的破壞

　　靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式很多，如接觸、磨擦、沖流等等。其產(chǎn)生的基本過(guò)程可歸納為：接觸 → 電荷 → 轉(zhuǎn)移 → 偶電層形成 → 電荷分離。 

　　設(shè)備或人體上的靜電最高可達(dá)數(shù)萬(wàn)伏以至數(shù)十萬(wàn)伏，在正常操作條件下也常達(dá)數(shù)百至數(shù)千伏。人體由于自身的動(dòng)作及與其它物體的接觸-分離、磨擦或感應(yīng)等因素，可以帶上幾千伏甚至上萬(wàn)伏的靜電。靜電是正、負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果。它是一種電能，留存在物體表現(xiàn)，具有高電位、低電量、小電流和作用時(shí)間短的特點(diǎn)。 

　　靜電控制的主要措施有：靜電的泄漏和耗散、靜電中和、靜電屏蔽與接地、增濕等。靜電放電引起的元器件擊穿損害是電子工業(yè)最普遍、最嚴(yán)重的靜電危害，它分硬擊穿和軟擊穿。硬擊穿是一次性造成元器件介質(zhì)擊穿、燒毀或永久性失效；軟擊穿則是造成器件的性能劣化或參數(shù)指標(biāo)下降。

　　靜電敏感元器件和印制電路板在生產(chǎn)過(guò)程中工序之間的傳遞和儲(chǔ)放，必須使用防靜電上料箱、元件盒、周轉(zhuǎn)箱、周轉(zhuǎn)托盤(pán)等。以防止靜電積累造成危害。靜電敏感元器件和印制電路板，作為成品進(jìn)行包裝時(shí)必須采用防靜電屏蔽袋、包裝袋、包裝盒、條、筐等，避免運(yùn)輸過(guò)程中的靜電損害。 

　　電子產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，其元器件、組件成品經(jīng)常與設(shè)備工具等發(fā)生接觸、分離，磨擦而產(chǎn)生靜電，必須使用防靜電坐墊、周轉(zhuǎn)小車(chē)、維修包、工具、工作椅（凳）等，并通過(guò)適當(dāng)?shù)慕拥?，使靜電迅速泄放。 磨擦起電和人體靜電是電子、微電子工業(yè)中的兩大危害源，但產(chǎn)生靜電并非危害所在，危害在于靜電積累及由此產(chǎn)生的靜電電荷放電，因此必須予以控制。 

　　帶靜電的物體，在其周?chē)纬伸o電場(chǎng)，會(huì)產(chǎn)生力學(xué)效應(yīng)，放電效應(yīng)和靜電感應(yīng)效應(yīng)。由于靜電的力學(xué)效應(yīng)，空氣中的浮游的塵粒會(huì)吸附到硅片等電子元器件上，嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，對(duì)凈化工作空間必須采取防靜電措施。凈化室的墻壁、天花板和地板等都應(yīng)采用防靜電的不發(fā)塵材料，對(duì)操作人員及工件、器具也應(yīng)采取一系列的靜電防護(hù)措施。

　　為了解生產(chǎn)過(guò)程靜電起電情況，判別生產(chǎn)過(guò)程中靜電的影響程度以及檢驗(yàn)靜電防護(hù)用品、裝備質(zhì)量都需要測(cè)量靜電及有關(guān)參數(shù)。靜電的測(cè)量，主要是對(duì)靜電電壓、材料電阻、接地電阻、靜電關(guān)衰期、靜電電量、靜電消除器消電性能、布料電荷面密度等的測(cè)量。 

靜電防護(hù)工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，任何環(huán)節(jié)的疏漏或失誤，都將導(dǎo)致靜電防護(hù)工作的失敗，必須時(shí)時(shí)防范，人人防范。

　　我們使用光學(xué)照片與掃描電子顯微鏡(SEM, scanning electron microscopy)看到在一個(gè)硅片表面上的靜電擊穿。靜電放電，引入到一個(gè)引腳，引起元件的工作狀態(tài)的改變，導(dǎo)致系統(tǒng)失效。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)靜電放電的模擬也能夠顯示實(shí)時(shí)發(fā)生在芯片表面的失效。 

　　靜電可能是一個(gè)問(wèn)題，解決辦法是一個(gè)有效的控制政策。手腕帶是最初最重要的防御。

樹(shù)枝狀晶體增長(zhǎng) 

　　樹(shù)枝狀結(jié)晶發(fā)生在施加的電壓與潮濕和一些可離子化的產(chǎn)品出現(xiàn)時(shí)。電壓總是要在一個(gè)電路上，但潮濕含量將取決于應(yīng)用與環(huán)境。可離子化材料可能來(lái)自印刷電路板(PCB)的表面，由于裝配期間或在空板制造階段時(shí)的不良清潔。 

　　如果要調(diào)查這類(lèi)缺陷，不要接觸板或元件。在失效原因的所有證據(jù)毀滅之前，讓缺陷拍成照片并進(jìn)行研究。污染可能經(jīng)常來(lái)自焊接過(guò)程或使用的助焊劑。另一個(gè)可能性是裝配期間帶來(lái)的一般操作污垢.工業(yè)中最普遍的缺陷原因來(lái)自助焊劑殘留物。 

　　在上面的例子中，失效發(fā)生在元件的返修之后。這個(gè)特殊的電話(huà)單元是由一個(gè)第三方公司使用高活性助焊劑返修的，不象原來(lái)制造期間使用的低活性材料。

焊盤(pán)破裂 

　　當(dāng)元件或?qū)Ь€(xiàn)必須作為一個(gè)第二階段裝配安裝時(shí)，通常使用 C 形焊盤(pán)。例子有，重型元件、線(xiàn)編織或不能滿(mǎn)足焊接要求的元件。在某些情況中，品質(zhì)人員不知道破裂的原因，以為是PCB腐蝕問(wèn)題。 

　　上面的照片是一個(gè)設(shè)計(jì)陷井，不是PCB缺陷。在焊盤(pán)上存在兩個(gè)破裂，但只有一個(gè)需要防止焊接并且通常防止焊接過(guò)程的方向。 

錫 球 

　 錫球是對(duì)于任何引入免洗技術(shù)的工程師的一個(gè)問(wèn)題。為了幫助控制該問(wèn)題，他必須減少其公司使用的不同電路板供應(yīng)商的數(shù)量。通過(guò)這樣，他將減少使用在其板上的不同阻焊類(lèi)型，并幫助孤立主要問(wèn)題 - 阻焊層。 

　　錫球可能由許多裝配期間的工藝問(wèn)題引起，但如果阻焊層不讓錫球粘住，該問(wèn)題就解決了。如果阻焊類(lèi)型不允許錫球粘住表面，那么這就為工程師打開(kāi)工藝窗口。錫球的最常見(jiàn)的原因是在波峰表面上從助焊劑產(chǎn)生的排氣，當(dāng)板從波峰處理時(shí)，焊錫從錫鍋的表面彈出。

IC座的熔焊點(diǎn) 

　　集成電路(IC)引腳之間的焊錫短路不是那么常見(jiàn)，但會(huì)發(fā)生。一般短路是過(guò)程問(wèn)題太高的結(jié)果。這種問(wèn)題可能來(lái)自無(wú)線(xiàn)工藝，必須為將來(lái)的工藝裝配考慮。 

　　在座的引腳和/或IC引腳上使用錫/鉛端子，增加了短路的可能性。零件簡(jiǎn)直已經(jīng)熔合在一起。問(wèn)題會(huì)變得更差，如果改變接觸表面上的錫/鉛厚度。如果我們?nèi)渴褂脽o(wú)鉛，在引腳和座的引腳上的可熔合涂層將出現(xiàn)少，問(wèn)題可以避免。該問(wèn)題也可以通過(guò)不預(yù)壓IC來(lái)避免。

焊點(diǎn)失效 

　　單面焊接點(diǎn)的可靠性是決定于焊錫數(shù)量、孔對(duì)引腳的比率和焊盤(pán)的尺寸。上面的例子顯示一個(gè)失效的焊點(diǎn)，相對(duì)小的焊點(diǎn)橫截面。 

　　該例中的孔對(duì)引腳比率大，造成焊點(diǎn)強(qiáng)度弱。隨著從引腳到孔邊的距離增加，橫截面上焊接點(diǎn)的厚度減少。如果有任何機(jī)械應(yīng)力施加于焊接點(diǎn)，或者如果焊接點(diǎn)暴露于溫度循環(huán)中，其結(jié)果將類(lèi)似于所顯示的例子。是的，你可以增加更多焊錫，但這只會(huì)延長(zhǎng)壽命 - 不會(huì)消除問(wèn)題。這類(lèi)失效也可能由于對(duì)已經(jīng)脆弱的焊接點(diǎn)的不當(dāng)處理而發(fā)生。

不完整焊接圓角 

　　一個(gè)單面板上的不完整焊接圓角的一個(gè)例子。這個(gè)缺陷的發(fā)生，由于許多理由。不完整的焊接圓角由不當(dāng)?shù)目着c引腳的比率、陡峭的傳送帶角度、過(guò)高的波峰溫度和焊盤(pán)邊緣上的污染所引起。照片顯示不當(dāng)?shù)目着c引腳比率的一個(gè)清楚的例子，這使得該聯(lián)系的大量焊接很難達(dá)到。引腳對(duì)孔的比率的設(shè)計(jì)規(guī)則是引腳尺寸加上至少0.010"(0.25mm)。加上0.015"(0.38mm)的孔在焊接期間還可得到滿(mǎn)意的焊點(diǎn)。一個(gè)經(jīng)常忘記的問(wèn)題是，隨著引腳對(duì)孔的比率增加，焊接點(diǎn)的尺寸減少，這正影響焊點(diǎn)的強(qiáng)度和可靠性。 

　　上面的例子也顯示銅焊盤(pán)上的去毛刺。在鉆孔或沖孔期間，板面上的銅已經(jīng)在某些區(qū)域傾斜，使得焊接困難。如果松香從或者基板或者基板與銅焊盤(pán)之間的結(jié)合點(diǎn)上涂在焊盤(pán)邊緣上。