​SMT 回流焊出现 BGA 空焊的原因和解决方法

文章来源：SMT工程师之家

以下是关于 SMT 回流焊出现 BGA 空焊的原因和解决方法：

1.焊盘设计问题：

- 焊盘尺寸过小：焊盘尺寸过小可能导致锡膏量不足，无法形成良好的焊点。确保焊盘尺寸与 BGA 引脚直径相匹配。

- 焊盘形状不合适：焊盘形状应与 BGA 引脚形状相匹配，以提供良好的接触面积。例如，圆形或方形焊盘可能更适合某些 BGA 封装。

- 焊盘布局不合理：焊盘之间的间距应足够大，以避免锡膏在回流焊过程中相互干扰。同时，焊盘与 PCB 边缘的距离也应适当，以防止焊点受到机械应力的影响。

2. 锡膏印刷问题：

- 锡膏印刷不均匀：锡膏印刷机的参数设置不当、刮刀磨损或锡膏质量问题可能导致锡膏印刷不均匀。这可能导致某些区域的锡膏量不足，从而引起空焊。检查和调整锡膏印刷机的参数，定期更换刮刀，并使用质量可靠的锡膏。

- 锡膏量过少或过多：锡膏量过少可能导致焊点不完整，而锡膏量过多可能导致焊点桥接或短路。根据 BGA 引脚的尺寸和密度，调整锡膏印刷的厚度和覆盖范围。

- 锡膏脱模不良：锡膏脱模不良可能导致锡膏残留或锡膏在焊盘上的分布不均匀。确保印刷电路板的表面清洁，使用适当的脱模剂，并检查和调整锡膏印刷机的脱模参数。

3. 回流焊温度曲线：

- 预热不足：预热阶段的目的是使 PCB 和元件达到适当的温度，以减少热冲击并激活助焊剂。如果预热不足，可能导致锡膏无法充分熔化和润湿焊点，从而引起空焊。检查和优化回流焊温度曲线，确保足够的预热时间和温度。

- 焊接温度不足或过高：焊接温度应根据锡膏的特性和 BGA 封装的要求进行设置。温度过低可能导致锡膏不完全熔化，而温度过高可能导致锡膏氧化或焊点损坏。使用温度测试仪测量回流焊过程中的温度，并根据需要调整温度曲线。

- 冷却速度不当：冷却速度过快或过慢都可能影响焊点的质量。过快的冷却可能导致焊点内部产生应力，而过慢的冷却可能导致焊点结晶不完整。根据锡膏的特性和 PCB 的材料，调整冷却速度。

4. BGA 锡球氧化：

- BGA 引脚表面氧化会降低锡膏与引脚的润湿性能，导致空焊。在焊接前，确保 BGA 引脚干净、无氧化。可以使用适当的清洗方法或使用抗氧化剂来处理引脚。

- 存储条件不当：BGA 元件应存储在干燥、密封的环境中，以防止引脚氧化。遵循元件供应商的存储建议，并在使用前检查引脚的状况。

5. 元件放置问题：

- BGA 元件放置不准确或偏移可能导致引脚与焊盘之间的接触不良，从而引起空焊。使用高精度的贴片机和适当的贴装工具，确保元件准确放置在焊盘上。

- 元件压力不足：在回流焊过程中，BGA 元件应受到适当的压力，以确保引脚与焊盘之间的良好接触。检查贴片机的压力设置，并确保元件在焊接过程中保持稳定。

6. 焊接材料问题：

- 锡膏质量问题：使用质量可靠的锡膏，确保其具有良好的润湿性能和稳定性。检查锡膏的保质期和存储条件，并避免使用过期或受损的锡膏。

- 助焊剂活性不足：助焊剂的作用是去除焊点表面的氧化物，并促进锡膏的润湿。如果助焊剂活性不足，可能导致焊接不良。选择适合的助焊剂，并按照供应商的建议使用。

7. 其他因素：

- 电路板变形：电路板在回流焊过程中发生变形，可能导致焊点的应力集中，从而引起空焊。

- 环境因素：如湿度、灰尘等环境因素可能会影响锡膏的性能和焊接质量，进而导致空焊。

二、改善措施

1. 焊盘设计优化：

- 根据 BGA 引脚尺寸和密度，设计合适的焊盘尺寸和形状。

- 合理布局焊盘，确保焊盘之间的距离适当，避免锡膏相互干扰。

- 采用防焊盘设计，减少锡膏在焊盘周围的残留。

2. 锡膏印刷控制：

- 调整锡膏印刷机的参数，确保印刷的锡膏量均匀且充足。

- 定期检查和维护锡膏印刷机，确保其正常运行。

- 使用合适的锡膏脱模剂，改善锡膏脱模性能。

3. 回流焊温度曲线优化：

- 根据锡膏的特性和 BGA 封装的要求，优化回流焊温度曲线。

- 确保预热充分，使锡膏中的溶剂充分挥发。

- 控制焊接温度在合适的范围内，避免过高或过低。

- 调整冷却速度，使焊点结晶均匀。

4. BGA 引脚处理：

- 在焊接前，检查 BGA 引脚的状况，如有氧化应进行清洗或更换。

- 注意 BGA 元件的存储和运输条件，避免引脚氧化和变形。

5. 元件放置控制：

- 使用高精度的贴片机，确保 BGA 元件的放置精度。

- 调整贴片机的放置压力，确保引脚与焊盘之间的良好接触。

6. 电路板质量控制：

- 确保电路板的平整度，避免在回流焊过程中发生变形。

- 控制电路板的存储和使用环境，减少环境因素对焊接质量的影响。

7. 质量检测和监控：

- 进行目视检查和 X 射线检测等方法，及时发现空焊问题。

- 建立质量监控体系，对焊接过程进行实时监控和数据分析。

8. 人员培训和管理：

- 加强操作人员的培训，提高其对 SMT 工艺的理解和操作技能。

- 建立严格的工艺管理制度，确保工艺的稳定性和一致性。

需要注意的是，具体的改善措施应根据实际情况进行调整和优化。同时，为了确保焊接质量，还需要持续监控和改进工艺，以适应不同的生产需求和条件。此外，在实际生产中，还应注意以下几点：

1. 定期对设备进行维护和保养，确保设备的正常运行。

2. 严格控制原材料的质量，确保使用的锡膏、BGA 元件等符合要求。

3. 建立完善的质量管理体系，加强对生产过程的监控和管理。

4. 不断改进和优化工艺，提高生产效率和产品质量。

通过以上措施的综合实施，可以有效地减少 SMT 回流焊出现 BGA 空焊的问题，提高焊接质量和产品的可靠性。