Lödkulor är en av de vanligaste defekterna i SMT- och reflow-lödningsprocesser under tillverkning av kretskort. Grundorsakerna är vanligtvis snabb avdunstning av flussmedel eller fukt i lödpastan vid höga temperaturer, stänk av smält lödtenn till små kulor.
Detta är den mest grundläggande orsaken, som främst involverar egenskaperna hos själva lödpastan och lagringsmiljön.
1) Fuktabsorption av lödpasta (vanligaste orsaken):
● Process: Om lödpastan inte är tillräckligt uppvärmd (når rumstemperatur och balanserar fuktigheten) efter att den tagits ut ur kylskåpet, eller om luftfuktigheten i omgivningen är för hög, kommer lödpastan att absorbera fukt från luften.
● Resultat: Under reflowlödning förångas fukten snabbt och expanderar, vilket skapar ångtryck som "exploderar" lödningen innan den smälter och bildar lödbollar.
2) Problem med flussmedelsformulering:
● Flussmedlets kokpunkt är för låg/för snabb avdunstning: Snabb avdunstning i förvärmningsprocessen orsakar för tidig spridning av lödpartiklar.
● Felaktig timing av aktivatorns avluftning: Överdriven gasgenerering under lödsmältning och orsakar stänk.
Återspeglas främst i tryck, ytmontering och stencildesign.
1) Överskott av lödpasta (tryckprocess):
● Felaktig schablondesign: Öppningen är för stor eller avsaknad av lödkulskydd (t.ex. försänkta öppningar, rutnätssegmentering).
● Felaktigt trycktryck/hastighet: Leder till överdriven lödning eller att kanten kollapsar, vilket resulterar i för mycket lödning.
2) För högt tryck vid ytmontering:
Att klämma lödpasta bortom plattorna, så att den fäster vid lödmasken, genererar lödkulor under omsmältningen.
3) Kontaminering på schablonens undersida eller kretskortets yta:
Föroreningar (såsom resterande lödpasta och damm) förhindrar att stencilen lossnar helt från kretskortets yta, vilket leder till förvrängda tryckmönster och överskott av lödtenn.
Återspeglas i profilinställningarna för reflowlödningstemperatur och kretskortsdesign.
1) Felaktig temperaturprofil för återflöde (den mest kritiska processorsaken):
● Alltför snabb förvärmning: En typisk "upprampningshastighet" (t.ex. >3 °C/s) orsakar snabb lösningsmedels-/fuktavdunstning, vilket resulterar i en "popcorn"-effekt.
● Otillräcklig förvärmningstid: Om flussmedlet inte aktiveras tillräckligt leder avdunstning till våldsam frisättning av kvarvarande flyktiga ämnen i återsmältningszonen.
2) Problem med kretskortsdesign och layout:
● Höga och korta komponenter intill varandra, eller otillräckligt avstånd mellan plattorna, gör att smält lödtenn trycks mot botten av komponenterna eller att tätt packade områden under ytspänning genererar stora lödbollar.
● Dålig utformning av lödplattan eller lödmasken, vilket resulterar i en orimlig lödvätningsväg.
Baserat på ovanstående orsaker är en systematisk sluten reglering nödvändig enligt nedan:
● Noggrann återuppvärmning: Kyld lödpasta måste värmas upp i rumstemperatur (25 ± 3 °C) i 4–8 timmar i förseglat tillstånd före användning. Forcerad återuppvärmning genom uppvärmning är förbjuden.
● Standardomrörning: Efter uppvärmning, rör om enligt angiven tid och metod för att säkerställa en jämn sammansättning.
● Miljökontroll: Håll verkstadstemperaturen och luftfuktigheten vid 22–28 °C och 40–60 % relativ luftfuktighet.
● För komponentplattor som tenderar att generera lödkulor, använd öppningar som motverkar lödkulor (t.ex. konkava eller inverterade trapetsformade).
● Minska öppningsstorleken på lämpligt sätt (t.ex. minska areaförhållandet med 5–10 %) för att exakt kontrollera lödvolymen.
● Optimera schablondesignen.
● Säkerställ utskriftskvaliteten: Rengör schablonens undersida regelbundet, kalibrera tryckpressen och säkerställ stabila skraptryck och urformningsparametrar.
● Optimera temperaturprofilen: Ställ in en mild och gradvis förvärmningszon och kontrollera uppvärmningshastigheten till 1,0–2,0 °C/s. En ytterligare förvärmningsplattform (cirka 150 °C, 60–120 sekunder) kan läggas till för att låta lösningsmedel och fukt avdunsta helt och gradvis.
● Säkerställ jämn varmluftskonvektion: Underhåll reflow-ugnen regelbundet för att säkerställa ett stabilt luftflöde i varje temperaturzon och jämn uppvärmning av kretskortet.
● Optimera komponentlayouten, undvik komponenter med avsevärt olika värmekapacitet i närheten av varandra.
● Designa dynstorlekar och avstånd enligt DFM-principerna (Design for Manufacturability).
När problem med lödkulor uppstår på produktionslinjen rekommenderas att följa dessa steg för analys och felsökning:
1. Plats: Syns lödbollar runt specifika komponenter eller slumpmässigt fördelade över hela kortet?
2. Inspektion: Observera eller använd 3D SPI för att övervaka formen och tjockleken på lödpastans tryck; kontrollera att schablonen är ren.
3. Analys: Jämför och analysera återflödestemperaturprofilerna för bra och defekta produkter, särskilt förvärmningszonen.
4. Verifiering: Justera den mest sannolika variabeln (t.ex. förläng förvärmningstiden) och utför verifiering av små batcher.
Uppkomsten av lödkulor kan tyda på en systemisk obalans i hela processkedjan. Endast genom rigorös materialhantering, processparameterkontroll och designsamarbete kan problemen med lödkulor systematiskt elimineras och lödkvaliteten säkerställas.
Benlida har tillverkat kretskort i 14 år och erbjuder även kretskortsmonteringstjänster. I över ett decennium har vi kontinuerligt optimerat SMT-monteringsprocesser för PCBA och fokuserat på kvalitetskontroll. Nu har vi etablerat ett moget ledningssystem och ett tekniskt kvalitetsteam för att säkerställa varje processsteg och tillhandahålla högkvalitativa kretskorts- och kretskortsmonteringstjänster till globala kunder!
sv
WhatsApp