常成祥，王振榮

（1.東莞康佳電子有限公司 廣東 東莞 523685；2.陜西省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)院 陜西 西安 710004）

2003年1月歐盟議會(huì)和歐盟理事會(huì)通過(guò)了RoHS指令，即在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令，也稱2002/95/EC指令，2005年歐盟又以2005/618/EC決議的形式對(duì)2002/95/EC進(jìn)行了補(bǔ)充，明確規(guī)定了六種有害物質(zhì)的最大限量值。在目前全球化無(wú)鉛化環(huán)境下，中國(guó)的電子信息產(chǎn)品污染控制分“兩步走”，“技術(shù)上成熟，經(jīng)濟(jì)上可行”二者缺一不可，“政府推動(dòng)，市場(chǎng)引導(dǎo)”相結(jié)合，先易后難，循序漸進(jìn)，“成熟一個(gè)放一個(gè)”?？导岩仓鸩綄?duì)原材料進(jìn)行Rohs推廣要求，包括PCB，所以，目前PCB表面處理方式有3種：1）無(wú)鉛噴錫（HASL）板，2）化學(xué)沉金，3）OSP（有機(jī)可焊性保護(hù)膜），其中因計(jì)劃變化快，原材料采購(gòu)難等原因，無(wú)鉛噴錫板使用最多。另因彩電隨著電子及芯片技術(shù)不斷發(fā)展，HD顯示，LED背光，網(wǎng)絡(luò)，3D功能等不斷推動(dòng)PCB向高密度，高集合方向發(fā)展，0.8或 0.5 mm Pitch的 BGA，0.4 mm Pitch的QFP多個(gè)應(yīng)用，故對(duì)PCB板焊盤的平整度要求越來(lái)越高。用HASL處理的焊盤表面就是無(wú)鉛噴錫，與線路板組裝焊接時(shí)使用的焊錫具有很好的兼容性，因此，HASL處理的焊盤的可焊性與可靠性似乎更有保證。但是HASL處理的PCB也有明顯的缺陷，即由于焊錫的表面張力的影響導(dǎo)致焊盤表面平整度差，高密度貼裝的時(shí)候影響焊錫膏的印刷進(jìn)而影響組裝質(zhì)量；另外就是HASL工藝中PCB需要經(jīng)過(guò)高溫熔融的焊錫，其基材必然受到損傷，特別是無(wú)鉛化后HASL工藝使用的溫度更高，以滿足使用更高熔點(diǎn)的無(wú)鉛焊錫后表面處理的效果。由于成本的原因，目前主要的無(wú)鉛HASL處理主要使用的是錫銅系列的無(wú)鉛共晶焊料，因此HASL的工藝溫度往往要在260度以上。本以為HASL的優(yōu)勢(shì)是其具有良好的可焊性，但是實(shí)際中生產(chǎn)卻常常遇到了較多的HASL表面處理的PCB可焊性不良的質(zhì)量案例，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率。

1 smt生產(chǎn)無(wú)鉛噴錫（HASL）板的基本情況

1）以下列舉12月末到1月中發(fā)生的案例

①12月 28日，SMT夜班西 C線生產(chǎn) LED42F10000PD GN11-1220/3000套主板時(shí)，發(fā)現(xiàn)奧士康廠家來(lái)板35016069出現(xiàn)不同位號(hào)嚴(yán)重縮錫現(xiàn)象，比例3/75，底板編號(hào)：35016069廠家：奧士康 周期：1151；

②12月26日，SMT西C線生產(chǎn)LED32F1100PD GN11-1192主板時(shí)，發(fā)現(xiàn)奧士康廠家來(lái)板35016069出現(xiàn)不同位號(hào)不上錫、導(dǎo)致假焊現(xiàn)象，比例7/55，P/N：35016069廠家：奧士康 周期：1148 日期：2011-08-19；

③12月 31日，SMT松 A線在生產(chǎn) KL32QS62 GW11-0976 602套/主板時(shí)，發(fā)現(xiàn)此板不固定位號(hào)縮錫嚴(yán)重，比例為：12/83，底板編號(hào)：35016265 生產(chǎn)廠家：博康 生產(chǎn)日期：2011.9.27生產(chǎn)周期：1150；

④1月30日，SMT在生產(chǎn)KL32IS80U GW11-0971 2720套時(shí)，過(guò)爐發(fā)現(xiàn)底板出現(xiàn)縮錫現(xiàn)象，造成假焊、短路嚴(yán)重，比例：3/80，P板：35014219廠家：奧士康 生產(chǎn)周期：1150；

⑤12月 20日，SMT松下B線在生產(chǎn) LED32F2200C GM11-0129 2000套/主板（三合一板）時(shí)，發(fā)現(xiàn)此板不固定位號(hào)不上錫現(xiàn)象，占5/100，底板編號(hào)：35016302生產(chǎn)廠家：奧士康 生產(chǎn)日期2011.12.19 生產(chǎn)周期：1201；

⑥1月 13日，LC32F1000PD GN11-1248 1500套/主板時(shí)，發(fā)現(xiàn)此板不固定位號(hào)不上錫，比例為：6/450，底板編號(hào)：35016069廠家：奧士康 日期：2011.12.8 周期：1151；

2）具體HASL焊盤潤(rùn)濕不良的圖片

如圖1所示潤(rùn)濕不良情況：不良焊點(diǎn)中的焊錫回流后對(duì)元器件的引腳浸潤(rùn)良好，錫全部跑到元件腳上，而對(duì)焊盤的浸潤(rùn)基本不潤(rùn)濕，錫膏融化后跑得干干凈凈，那些沒有貼元件的焊盤則收縮為一個(gè)球，用手輕碰就掉了。

圖1 普通smt貼片電阻電容焊盤潤(rùn)濕不良圖Fig.1 Poor wetting diagram of common SMT chip resistor and capacitor’s pad

具體潤(rùn)濕不良情況如圖2所示：焊錫縮為1堆，個(gè)別分散，元件引腳與焊盤部分空焊，部分少錫與HDMI插座焊盤不良類似。

圖2 IC引腳焊盤潤(rùn)濕不良圖Fig.2 Poor wetting diagram of IC's pad

BGA：BGA拆御后發(fā)現(xiàn)大部分焊盤只焊到極小面積，個(gè)別焊盤完全潤(rùn)濕不良。

如圖3所示潤(rùn)濕不良情況：BGA拆御后發(fā)現(xiàn)大部分焊盤只焊到極小面積，個(gè)別焊盤完全潤(rùn)濕不良。

圖3 BGA焊盤潤(rùn)濕不良圖Fig.3 Poor wetting diagram of BGA’s pad

經(jīng)統(tǒng)計(jì)12月末到1月中6批次PCB焊盤潤(rùn)濕不良?jí)臋C(jī)，壞機(jī)比例最大10%，小的有1.33%，現(xiàn)象觸目驚心，最嚴(yán)重是BGA內(nèi)部焊接，X-ray檢查不易察覺或發(fā)現(xiàn)不了，生產(chǎn)的線路板直到功能測(cè)試才發(fā)現(xiàn)有問題，影響很大，對(duì)要質(zhì)量又要產(chǎn)量的流水線造成極大困難。PCB焊盤不潤(rùn)濕供應(yīng)商自檢檢測(cè)不到，莞康IQC來(lái)料檢查不到，車間上線生產(chǎn)才發(fā)現(xiàn)，這是無(wú)鉛噴錫（HASL）表面處理的PCB的一個(gè)突出問題。

潤(rùn)濕正常的焊盤情況：

具體潤(rùn)濕良好情況如圖4所示：兩端爬錫光滑自然，錫膏融化后均勻覆蓋PCB焊盤。

圖4 普通smt貼片電阻電容焊盤潤(rùn)濕良好圖Fig.4 Good wetting diagram of common SMT chip resistor and capacitor’s pad

具體IC潤(rùn)濕良好情況如圖5所示：引腳弧形爬錫光滑自然，錫膏融化后均勻覆蓋PCB焊盤。

2 對(duì)無(wú)鉛噴錫板潤(rùn)濕不良問題分析處理

1）來(lái)料原包裝密封良好，隨包內(nèi)的濕度指示卡未見顏色變化，HASL板表面有發(fā)現(xiàn)不平，但沒有發(fā)現(xiàn)顏色不一致等異常：

2）印漿參數(shù)符合工藝要求如表1，2所示，印漿質(zhì)量效果符合要求，目視檢測(cè)正常。

圖5 IC焊盤潤(rùn)濕良好圖Fig.5 Good wetting diagram of IC’s pad

印刷機(jī)生產(chǎn)情況：

表1 smt印刷機(jī)工藝參數(shù)設(shè)置Tab.1 SMT printing process parameters setup

表2 smt印刷機(jī)工藝實(shí)際參數(shù)Tab.2 SMT printing process actual parameters

印漿效果采用目視檢測(cè)結(jié)果均正常，如圖6所示

圖6 IC印漿效果圖Fig.6 Effect diagram of IC'screen printing

3）元件貼片質(zhì)量檢查，元件居中，拋料少，結(jié)果正常，如圖7所示。

圖7 smt普通電阻電容貼片效果圖Fig.7 EffectdiagramofcommonSMTchipresistorandcapacitor’mounting

4）回流爐溫度測(cè)試結(jié)果檢查，曲線以無(wú)鉛錫膏（Sn96.5Ag3.0Cu0.5）焊接曲線為參考，生產(chǎn)時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品芯片和錫膏廠家的曲線再優(yōu)化的爐溫曲線，結(jié)果符合要求，如圖8所示。

圖8 回流爐溫度曲線圖Fig.8 Diagram of reflow profile

3 問題處理

1）確認(rèn)問題責(zé)任歸屬

面對(duì)潤(rùn)濕不良問題，PCB供應(yīng)商是不輕易承認(rèn)的，原因是供應(yīng)商及康佳均缺乏檢測(cè)焊盤金像分析設(shè)備及技術(shù)，而且PCB廠商拿出他們的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，均符合要求。在此情況下，只能求助國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室廣州5所賽寶實(shí)驗(yàn)室做分析（如圖9所示）。經(jīng)送4pcs壞機(jī)樣板到5所，最終結(jié)論是：對(duì)失效樣品的焊接情況進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)較多位置的PCB焊盤邊緣存在反潤(rùn)濕，BGA焊點(diǎn)失效主要表現(xiàn)為錫膏對(duì)PCB焊盤潤(rùn)濕不良，造成不良的主要原因與PCB焊盤HASL表面不平整以及焊盤已發(fā)生合金化降低其可焊性有關(guān)（如圖10所示）。最終確認(rèn)為PCB來(lái)料問題。

圖9 送5所的反潤(rùn)濕樣板圖Fig.9 Poor wetting sample diagram of delivery to 5th electronic research institute of MIIT

圖10 BGA內(nèi)部焊接情況分析圖Fig.10 Diagram of BGA internal welding analysis

2）批量生產(chǎn)后續(xù)補(bǔ)救措施

反潤(rùn)濕問題責(zé)任已確認(rèn)，但生產(chǎn)出來(lái)的PCB板還是要生產(chǎn)消耗，對(duì)不可修復(fù)壞機(jī)就由PCB廠商賠償。根據(jù)公司現(xiàn)有設(shè)備，制定以下措施。

①PCB上線貼裝前烘烤：

烘烤溫度：105±5 ℃，烘烤時(shí)間：4小時(shí)

目的：減少HASL PCB因受潮影響的焊接問題；

②醫(yī)藥酒精擦洗PCB：

③使用兼容性強(qiáng)的有鉛錫膏生產(chǎn)。

經(jīng)過(guò)以上措施，生產(chǎn)中減去因PCB受潮，污染及輕度反潤(rùn)濕的板，壞機(jī)比例有下降，采取的極端措施被認(rèn)為有效，但實(shí)際的PCB焊盤合金化嚴(yán)重的反潤(rùn)濕壞機(jī)還是繼續(xù)存在。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中介紹的HASL PCB反潤(rùn)濕改善方案，已應(yīng)用于莞康批量HASL PCB生產(chǎn)上。對(duì)目前多變的計(jì)劃及不可控的來(lái)料問題，HASL PCB還是有優(yōu)點(diǎn)，smt生產(chǎn)完畢可存放時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)芯手插及整機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃靈活度大較受計(jì)劃人員的歡迎，但PCB廠商自己不可控的反潤(rùn)濕及莞康IQC無(wú)法檢測(cè)的HASL PCB依然是smt生產(chǎn)影響質(zhì)量的一大障礙，雖然后總部工藝發(fā)出對(duì)HASL PCB噴錫厚度的一些要求，成品板的錫厚度保證在 1.2～40 μm 范圍內(nèi)，其中 IC、BGA、Mark 點(diǎn)、元器件 PAD位等的厚度為 5～15 μm；大散熱焊盤 1.2～10 μm；元件孔孔口厚度為2～40 μm。但未見得PCB供應(yīng)商就一定能做到和檢測(cè)得到。由此可見，HASL PCB在莞康僅適用于簡(jiǎn)單的按鍵板，接受板，轉(zhuǎn)接板等小板，對(duì)帶BGA的主板已推廣OSP處理的PCB，OSP的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)便宜，焊盤表面平整度高，是未來(lái)的發(fā)展方向。

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