PCB組裝用焊接機(jī)器人

　　隨著越來(lái)越多的設(shè)計(jì)使用帶有表面貼裝焊盤的較小元件，由于各種設(shè)計(jì)和制造問(wèn)題，表面貼裝技術(shù)(SMT)的工藝缺陷會(huì)造成安裝并影響良率。這些問(wèn)題過(guò)去可能很小，對(duì)產(chǎn)量的影響可忽略不計(jì)，但它們可能導(dǎo)致返工成本迅速增加，應(yīng)避免。這是在設(shè)計(jì)和組裝過(guò)程中可以避免的一些基本SMT工藝缺陷。

　　墊之間的橋接

　　橋接在低粘度焊料中很常見(jiàn)，并且會(huì)導(dǎo)致相鄰焊盤之間的短路。當(dāng)溫度超出理想的焊接范圍時(shí)，也會(huì)發(fā)生這種情況，從而導(dǎo)致潤(rùn)濕性差或芯吸過(guò)多。解決此問(wèn)題的關(guān)鍵是在焊盤(即非焊盤定義的SMD焊盤或NSMD)周圍放置防焊墊凸版。該浮雕提供了多余的焊料可吸入的空間，有效地阻止了焊料在兩個(gè)相鄰焊盤之間流動(dòng)。這類似于球形柵陣列(或BGA)組件及其狗形扇形通孔之間的阻焊層壩。

　　用于防止橋接的NSMD焊盤及其阻焊層凸版的側(cè)視圖。NSDM焊盤和阻焊層之間的間隙為多余的焊料提供了空間。

 

　　除濕

　　除濕是涉及選擇焊膏的問(wèn)題。水溶性無(wú)鉛焊錫膏很少發(fā)生此問(wèn)題，盡管在焊接到HASL涂飾劑上時(shí)，鹵化物基焊膏可能會(huì)發(fā)生此問(wèn)題。如果導(dǎo)體表面被嚴(yán)重氧化或焊膏已失效(即助焊劑無(wú)效)，也會(huì)發(fā)生這種情況。使用高度活化的焊膏將使您的焊料在組裝過(guò)程中與焊盤形成牢固的結(jié)合。您還應(yīng)確保最大程度地清除了要連接的金屬上的所有氧化物。這將防止表面張力在固化過(guò)程中將焊料拉過(guò)焊盤并進(jìn)入球中。

　　有助于防止?jié)櫇竦倪^(guò)程的另一部分是在焊接過(guò)程中使氮?dú)饬鬟^(guò)回流爐。這有助于防止高溫烤箱中形成氧化物。您還應(yīng)該檢查電鍍厚度是否足夠(至少5微米)。兩種措施都有助于防止在焊接過(guò)程中氧化物的形成和擴(kuò)散到鍍層中。

　　無(wú)鉛焊料潤(rùn)濕不良

　　無(wú)鉛錫銀銅焊料對(duì)于保持RoHS符合性很重要，但是在裸銅上焊接時(shí)潤(rùn)濕性較差。這是在裸露的導(dǎo)體上使用表面處理的眾多原因之一。錫，銀和ENIG的表面光潔度可提供更好的潤(rùn)濕性。

　　焊接過(guò)程中的峰值溫度也應(yīng)在正確的范圍內(nèi)。無(wú)鉛錫銀銅焊料的最佳工作溫度約為240°C，超出此范圍的焊接會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)濕性問(wèn)題。下圖顯示了帶有BGA球的示例。由于BGA上的這些無(wú)鉛焊料具有較高的表面張力，因此它們可能需要更大的間距，并且在全面生產(chǎn)之前，應(yīng)使用測(cè)試試樣檢查間距/溫度曲線。

　　由于溫度控制不佳而導(dǎo)致的SMT工藝缺陷

　　組件移動(dòng)和邏輯刪除

　　墓碑也是與潤(rùn)濕性有關(guān)的問(wèn)題。在理想的焊接工藝中，熔融的焊料會(huì)同時(shí)潤(rùn)濕SMT組件的所有焊盤。如果一側(cè)的焊盤先于部件的另一側(cè)的焊盤潤(rùn)濕(即達(dá)到足夠高的溫度)，則焊料將在凝固時(shí)拉動(dòng)部件。組件兩側(cè)的力不匹配會(huì)導(dǎo)致組件的一側(cè)從墊板上略微提起或偏離墊板上的理想位置。在某些情況下，盡管接觸電阻可能很高，而結(jié)合力很弱，但該組件仍會(huì)通過(guò)焊料保持附著在焊盤上。

　　在極端溫度不匹配的情況下，例如組件的一端根本不潤(rùn)濕，這可能導(dǎo)致組件站在一端，這稱為墓碑。這是SMT電阻器和電容器中的常見(jiàn)問(wèn)題?；亓骱附舆^(guò)程中的墓碑現(xiàn)象對(duì)應(yīng)多種可能的原因。最常見(jiàn)的原因是回流爐中的溫度不均勻，這可能導(dǎo)致PCB不同區(qū)域的焊料比其他區(qū)域的焊料更早潤(rùn)濕。組裝過(guò)程中焊膏的不均勻涂抹還可能導(dǎo)致整個(gè)電路板的潤(rùn)濕變化。

　　在設(shè)計(jì)方面，具有不均勻排列的焊盤的組件組在回流焊接過(guò)程中易受潤(rùn)濕和墓碑影響。焊盤的大小也會(huì)影響其在回流焊接過(guò)程中的溫差;較大的焊盤需要更多的熱量才能達(dá)到定義的溫度，因此，在組件的每一側(cè)都應(yīng)使用大小相等的焊盤。定義焊盤尺寸時(shí)，很容易使焊盤過(guò)大，并且多余的銅會(huì)在焊接過(guò)程中散熱。

　　由于不良的潤(rùn)濕和元件焊盤上的低溫，導(dǎo)致元件移動(dòng)。

　　建立布局時(shí)，請(qǐng)務(wù)必檢查焊盤的尺寸和間隙，以確保組裝時(shí)的可焊性。眾所周知，在組件的較冷側(cè)使用散熱片有助于防止回流焊接過(guò)程中的墓碑。請(qǐng)注意，帶有散熱片的焊盤和通孔具有類似于真實(shí)電容器的復(fù)雜阻抗結(jié)構(gòu)，在高速/高頻設(shè)計(jì)中會(huì)產(chǎn)生一些信號(hào)完整性問(wèn)題。