Phân tích sáu nguyên nhân phổ biến gây ra khuyết tật trong in kem hàn SMT

Phân tích sáu nguyên nhân phổ biến gây ra khuyết tật trong in kem hàn SMT

I. Bi cầu (Tin Ball):
1. Trước khi in, kem hàn chưa được rã đông hoàn toàn và khuấy đều.

2. Nếu mực không được hồi lưu quá lâu sau khi in, dung môi sẽ bay hơi và kem sẽ biến thành bột khô và rơi vào mực.

3. In quá dày, kem hàn thừa tràn ra khi ấn các linh kiện xuống.

4. Khi xảy ra REFLOW, nhiệt độ tăng quá nhanh (SLOPE>3), gây ra hiện tượng sôi.

5. Áp lực lên bề mặt dán quá cao, áp lực xuống làm cho kem hàn sụp xuống mực.

6. Ảnh hưởng môi trường: Độ ẩm quá cao. Nhiệt độ bình thường là 25+/-5 °C, độ ẩm là 40-60%. Trong khi mưa, nó có thể đạt 95%, và cần phải khử ẩm.

7. Hình dạng của lỗ pad không tốt và chưa xử lý chống hạt hàn.

8. Kem hàn hoạt tính kém, khô quá nhanh hoặc có quá nhiều hạt bột thiếc nhỏ.

9. Kem hàn tiếp xúc với môi trường oxy hóa quá lâu và hấp thụ độ ẩm từ không khí.

10. Gia nhiệt sơ bộ không đủ và gia nhiệt chậm, không đều.

11. Lệch in khiến một số kem hàn dính vào PCB.

12. Nếu tốc độ gạt quá nhanh, nó sẽ gây ra hiện tượng sụp cạnh kém và dẫn đến sự hình thành các bi cầu sau khi hồi lưu.

P.S. : Đường kính của các bi cầu nên nhỏ hơn 0.13MM, hoặc nhỏ hơn 5 cho 600 mm vuông.

Ii. Dựng đứng linh kiện (Erection of a Monument):
1. In không đều hoặc sai lệch quá mức, với thiếc dày ở một bên và lực căng lớn hơn, và thiếc mỏng ở bên còn lại với lực căng nhỏ hơn, khiến một đầu của linh kiện bị kéo về một bên, dẫn đến mối hàn hở, và đầu còn lại bị nhấc lên, tạo thành một tượng đài.

2. Miếng dán bị lệch, gây ra sự phân bố lực không đều ở cả hai bên.

3. Một đầu điện cực bị oxy hóa, hoặc sự khác biệt về kích thước của các điện cực quá lớn, dẫn đến đặc tính thiếc hóa kém và phân bố lực không đều ở cả hai đầu.

4. Chiều rộng khác nhau của các pad ở cả hai đầu dẫn đến khả năng bám dính khác nhau.

5. Nếu kem hàn để quá lâu sau khi in, FLUX sẽ bay hơi quá mức và hoạt tính của nó sẽ giảm.

6. Gia nhiệt sơ bộ REFLOW không đủ hoặc không đều dẫn đến nhiệt độ cao hơn ở các khu vực có ít linh kiện hơn và nhiệt độ thấp hơn ở các khu vực có nhiều linh kiện hơn. Các khu vực có nhiệt độ cao hơn tan chảy trước, và lực căng do thiếc tạo ra lớn hơn lực bám dính của kem hàn trên các linh kiện. Ứng dụng lực không đều gây ra hiện tượng dựng đứng linh kiện.

Iii. Ngắn mạch (Short Circuit)
1. STENCIL quá dày, bị biến dạng nghiêm trọng hoặc các lỗ của STENCIL bị lệch và không khớp với vị trí của các pad PCB.

2. Các tấm thép không được làm sạch kịp thời.

3. Cài đặt áp lực gạt không đúng cách hoặc biến dạng của gạt.

4. Áp lực in quá mức làm cho các đồ họa in bị mờ.

5. Thời gian hồi lưu ở 183 độ quá dài (tiêu chuẩn là 40-90 giây) hoặc nhiệt độ đỉnh quá cao.

6. Vật liệu đầu vào kém, chẳng hạn như độ phẳng của chân IC kém.

7. Kem hàn quá mỏng, bao gồm hàm lượng kim loại hoặc chất rắn thấp trong kem hàn, độ hòa tan thấp, và kem hàn dễ bị nứt khi ép.

8. Các hạt kem hàn quá lớn và sức căng bề mặt của chất trợ dung quá nhỏ.

Iv. Lệch (Offset):
1). Lệch trước REFLOW:

1. Độ chính xác đặt không chính xác.

2. Kem hàn có độ bám dính không đủ.

3. PCB rung ở cửa vào lò.

2) Lệch trong quá trình REFLOW:

1. Cho dù đường cong tăng nhiệt độ PROFILE và thời gian gia nhiệt sơ bộ có phù hợp hay không.

2. Cho dù có bất kỳ rung động nào của PCB trong lò hay không.

3. Thời gian gia nhiệt sơ bộ quá mức làm cho hoạt tính mất tác dụng.

4. Nếu kem hàn không đủ hoạt tính, hãy chọn kem hàn có hoạt tính mạnh.

5. Thiết kế PAD PCB không hợp lý

V. Thiếc thấp/Mạch hở (Low tin/Open Circuit):
1. Nhiệt độ bề mặt bảng không đều, phần trên cao hơn và phần dưới thấp hơn. Kem hàn ở phía dưới tan chảy trước, làm cho thiếc lan ra. Nhiệt độ ở phía dưới có thể được giảm xuống một cách thích hợp.

2. Có các lỗ kiểm tra xung quanh PAD và kem hàn chảy vào các lỗ kiểm tra trong quá trình hồi lưu.

3. Gia nhiệt không đều khiến các chân linh kiện quá nóng, dẫn đến kem hàn bị dẫn lên các chân, trong khi PAD có lượng thiếc không đủ.

4. Không có đủ kem hàn.

5. Độ phẳng của các linh kiện kém.

6. Các chân được hàn hoặc có các lỗ kết nối gần đó.

7. Độ ẩm thiếc không đủ.

8. Kem hàn quá mỏng, gây mất thiếc.

Hiện tượng "Hở" thực sự chủ yếu có bốn loại:

1. Thiếc thấp thường được gọi là thiếc thấp

2. Khi các đầu cuối của một bộ phận không tiếp xúc với thiếc, nó thường được gọi là hàn hở

3. Khi đầu cuối của một bộ phận tiếp xúc với thiếc nhưng thiếc không trèo lên, nó thường được gọi là hàn giả. Tuy nhiên, tôi nghĩ rằng tốt hơn là chấp nhận từ chối hàn

4. Kem hàn chưa tan chảy hoàn toàn. Nó thường được gọi là hàn nguội

Hạt hàn/bi hàn (Soldering beads/solder balls)

1. Mặc dù hiếm, hiện tượng bi hàn thường được chấp nhận trong các công thức không cần rửa; Nhưng hiện tượng hạt hàn thì không. Hạt hàn thường đủ lớn để có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Do kích thước của chúng, chúng có nhiều khả năng rơi ra khỏi cặn trợ dung, gây ra đoản mạch ở đâu đó trong cụm.

2. Hạt hàn khác với bi hàn ở một số khía cạnh: Hạt hàn (thường có đường kính lớn hơn 5-mil) lớn hơn bi hàn. Hạt thiếc tập trung ở các cạnh của các linh kiện chip lớn hơn rất xa đáy bảng, chẳng hạn như tụ chip và điện trở chip 1, trong khi bi thiếc ở bất cứ đâu trong cặn trợ dung. Một hạt hàn là một bi thiếc lớn thoát ra từ cạnh của một linh kiện tấm khi kem hàn được ép dưới thân của linh kiện và trong quá trình hồi lưu thay vì tạo thành một mối hàn. Sự hình thành các bi thiếc chủ yếu là do quá trình oxy hóa bột thiếc trước hoặc trong quá trình hồi lưu, thường chỉ có một hoặc hai hạt.

3. Kem hàn bị lệch hoặc in quá mức có thể làm tăng số lượng hạt hàn và bi hàn.

Vi. Hiện tượng hút lõi (Core Suction Phenomenon)
Hiện tượng hút lõi: Còn được gọi là hiện tượng kéo lõi, là một trong những khuyết tật hàn phổ biến, thường thấy trong hàn hồi lưu pha khí. Nó là một hiện tượng hàn giả nghiêm trọng được hình thành khi thiếc tách khỏi pad và đi lên dọc theo các chân đến khu vực giữa các chân và thân chip.

Nguyên nhân là do độ dẫn nhiệt của các chân quá cao, gây ra sự tăng nhiệt độ nhanh chóng và dẫn đến thiếc làm ướt các chân trước. Lực làm ướt giữa thiếc và các chân lớn hơn nhiều so với giữa thiếc và các pad. Sự uốn cong lên của các chân sẽ làm tăng thêm sự xuất hiện của hiện tượng hút lõi.

1. Kiểm tra cẩn thận và đảm bảo khả năng hàn của các pad PCB.

2. Không thể bỏ qua độ phẳng của các linh kiện.

3. SMA có thể được gia nhiệt hoàn toàn trước khi hàn.