常见的SMT贴片加工回流焊接工艺设置问题

本文开始时我提到了不少用户在SMT贴片加工回流焊接上做得不理想。以下是常见的一些问题和错误。读者不妨也看看本身是否存在这些问题。
1．完全按照锡膏供应商所提供的温度曲线指标来设置炉温
目前绝大多数的用户，在焊接温度的设置上都只用锡膏供应商所提供的资料作为根据。这引出了两个问题。一是锡膏供应商所建议的曲线只做锡膏焊接性方面的考虑，而并不可能知道用户PCBA上的其他要求。所以曲线只能作为参考而非标准。尤其是焊接区的温度和时间部分，用户的考虑需求往往不是锡膏方面的。另外，锡膏供应商在恒温区的特性要求上往往不是十分精确，这和锡膏供应行业的特性有关。因此造成了用户焊接工艺设置不能优化。
2．缺乏‘工艺窗口’的概念
在工程项目中，我们很忌讳缺乏‘窗口’、‘上下限’和‘公差’的概念。因为这样将使我们忽略和无法优化以及控制我们的技术特性参数。回流焊接工艺也是如此。虽然以上如图二在解释原理时我们只用单一曲线指标。但实际工作中，我们对于每一个工艺特性参数，都必须有上限和下限。也就是有个明确的‘工艺窗口’才好操作。
3．热冷点的错误判断
有了工艺窗口后，适当的做法是确保PCBA上的每一点的温度都在这窗口范围内。在实际工作中我们不可能对每一个焊点进行测量。所以回流焊接工艺设置的要点在于如何确认PCBA上的最冷和最热点。当我们将这两点的要求都能够通过工艺调整来满足时，其他的焊点自然就同时得到满足。传统的做法中，用户多通过外观观察器件的大小来决定测温热耦该设置在什么地方。这是一套十分陈旧的做法。在以往的红外线焊接技术中还可能有几分可靠。，但到了热风焊接中其可靠性就很小了。如果读者曾见到诸如0603的小矩形件的两端温差高达8度，或QFP四周引脚温差达13度，或在拼版上不同电路的同一器件焊点位置上有高达20度的温差情况时，就会相信这观察预测的做法是绝对不行的。
我甚至见过有用户使用未贴片裸板，把热耦选择接在四角和中央位置来测温的，这和盲目设置炉温又有什么两样。？
4．轻重取舍不清
在设置和调制焊接工艺时，我们可能会遇到设计难度高的产品。这些产品可能由于板上器件的选择和布局造成其间热容量出现巨大的差异。如果再遇到所采用的回流炉能力不是很强，或所采用的锡膏在焊接窗口上容忍性不是很高的话，工艺调制可能无法兼顾到所有的焊点质量。在这种情况下，我们就必须对焊点质量进行取舍。不少用户由于DFM/DFR（可制造性设计/可靠性设计）做得不到位，或生产部对产品上各材料/焊点的寿命要求不了解，造成无法有效进行取舍，正由于缺乏前面3步的正确做法，不少用户甚至对于这种工艺调制优化的做法完全没有意识。
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5．误把五个工艺当成单一工艺
本文先前提到，SMT贴片加工回流焊接事实上是包括了升温、恒温、助焊、焊接、和冷却5个工序的一套工艺。如果忽略了这个重要环节，对于我们解决工艺问题可能造成混乱或错误的决策。例如焊球问题的处理，焊球问题在升温、恒温或助焊工序处理不当时都可能出现，但成因各异。升温工序造成的焊球问题多是由于气爆引起，也多半和材料质量、库存时间和条件以及锡膏印刷工艺有关（注三）。但如果是恒温工序造成的，则多和温度/时间设置不当，或锡膏变质有关。和助焊工序相关的，则是氧化程度偏高以及温度/时间设置不当引起。各情况下出现的焊球其表象各不相同，处理方法也不一样。如果没有把它当成不同工序不同机理来分析，就只可能胡乱调整设备或盲目尝试了。
我曾在一些国内外的技术论文中见到用DOE来优化回流炉温度和链速参数设置的。这是把5种工序混成一体处理的做法。这做法的效果（注四）应该给于仔细评估。在没有使用热冷点测温做法的情况下，这种DOE做法或许能给我们带来改善。，但如果误把这改善当作工艺优化，我想在工艺管理上就是大错特错了。
6．对供应商资料的误解和盲目跟从
有不少用户对供应商的资料的含义和使用方法产生误解。很多供应商指标本为参考值，或起着‘傻瓜机’作用（注五）。但用户并不了解这一点，而代表供应商与用户直接沟通联系的销售人员也并没有强调或说明清楚，造成用户盲目的使用而发生错误。例如图四中器件供应商的焊接要求指标。其中不少信息并非该器件所决定。例如‘Preflow’部分的指标主要受锡膏特性影响较大，该器件供应商所提的不过是一种牌子型号的锡膏，未必就是用户使用的那种。