PCB組裝用焊接機器人

　　隨著越來越多的設計使用帶有表面貼裝焊盤的較小元件，由于各種設計和制造問題，表面貼裝技術(SMT)的工藝缺陷會造成安裝并影響良率。這些問題過去可能很小，對產量的影響可忽略不計，但它們可能導致返工成本迅速增加，應避免。這是在設計和組裝過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，并且會導致相鄰焊盤之間的短路。當溫度超出理想的焊接范圍時，也會發生這種情況，從而導致潤濕性差或芯吸過多。解決此問題的關鍵是在焊盤(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相鄰焊盤之間流動。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題。水溶性無鉛焊錫膏很少發生此問題，盡管在焊接到HASL涂飾劑上時，鹵化物基焊膏可能會發生此問題。如果導體表面被嚴重氧化或焊膏已失效(即助焊劑無效)，也會發生這種情況。使用高度活化的焊膏將使您的焊料在組裝過程中與焊盤形成牢固的結合。您還應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程中將焊料拉過焊盤并進入球中。

　　有助于防止潤濕的過程的另一部分是在焊接過程中使氮氣流過回流爐。這有助于防止高溫烤箱中形成氧化物。您還應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程中氧化物的形成和擴散到鍍層中。

　　無鉛焊料潤濕不良

　　無鉛錫銀銅焊料對于保持RoHS符合性很重要，但是在裸銅上焊接時潤濕性較差。這是在裸露的導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濕性。

　　焊接過程中的峰值溫度也應在正確的范圍內。無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導致潤濕性問題。下圖顯示了帶有BGA球的示例。由于BGA上的這些無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，并且在全面生產之前，應使用測試試樣檢查間距/溫度曲線。

　　由于溫度控制不佳而導致的SMT工藝缺陷

　　組件移動和邏輯刪除

　　墓碑也是與潤濕性有關的問題。在理想的焊接工藝中，熔融的焊料會同時潤濕SMT組件的所有焊盤。如果一側的焊盤先于部件的另一側的焊盤潤濕(即達到足夠高的溫度)，則焊料將在凝固時拉動部件。組件兩側的力不匹配會導致組件的一側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，而結合力很弱，但該組件仍會通過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濕，這可能導致組件站在一端，這稱為墓碑。這是SMT電阻器和電容器中的常見問題。回流焊接過程中的墓碑現象對應多種可能的原因。最常見的原因是回流爐中的溫度不均勻，這可能導致PCB不同區域的焊料比其他區域的焊料更早潤濕。組裝過程中焊膏的不均勻涂抹還可能導致整個電路板的潤濕變化。

　　在設計方面，具有不均勻排列的焊盤的組件組在回流焊接過程中易受潤濕和墓碑影響。焊盤的大小也會影響其在回流焊接過程中的溫差;較大的焊盤需要更多的熱量才能達到定義的溫度，因此，在組件的每一側都應使用大小相等的焊盤。定義焊盤尺寸時，很容易使焊盤過大，并且多余的銅會在焊接過程中散熱。

　　由于不良的潤濕和元件焊盤上的低溫，導致元件移動。

　　建立布局時，請務必檢查焊盤的尺寸和間隙，以確保組裝時的可焊性。眾所周知，在組件的較冷側使用散熱片有助于防止回流焊接過程中的墓碑。請注意，帶有散熱片的焊盤和通孔具有類似于真實電容器的復雜阻抗結構，在高速/高頻設計中會產生一些信號完整性問題。