波峰焊的原理、工藝及異常處理.ppt

波峰焊的原理、工藝及異常處理,光陰似箭,2,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,3,第一節(jié)：概述,波峰焊接是我們生產(chǎn)裝配過(guò)程中的一道非常 關(guān)鍵的工序，波峰焊接質(zhì)量的好壞直接影響著整 機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，波峰焊工序一直是生產(chǎn)過(guò) 程中重點(diǎn)控制的關(guān)鍵工序之一。,4,第一節(jié)：概述,純手工插件 波峰焊接 單面貼裝 單面插件 波峰焊接 雙面貼裝 單面插件 波峰焊接 點(diǎn)紅膠 貼裝 插件 波峰焊接, 常見(jiàn)的波峰焊接方式,5,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,6,第二節(jié)：焊接輔材,1. 焊料 a）有鉛錫條 成份：由錫和鉛組成的共晶化合物，s n：63%、p b：37%； 熔點(diǎn)：183c； 公司目前使用的型號(hào)有： 云南錫業(yè) sn63/pb37 alpha sn63/pb37 b）無(wú)鉛錫條 成份：由錫、銀和銅組成的合金化合物，s n：96.5%、a g：3.0%；c u：0.5% 熔點(diǎn)：217c； 公司目前使用的型號(hào)有：alpha sac305,7,第二節(jié)：焊接輔材,2. 助焊劑的成份和分類(lèi) 主要成份：有機(jī)溶劑、松香樹(shù)脂及其衍生物、合成樹(shù)脂表面活性 劑、有機(jī)酸活化劑、防腐蝕劑、助溶劑、成膜劑。簡(jiǎn)單地說(shuō)是各種固 體成份溶解在各種液體中形成均勻透明的混合溶液，其中各種成份所 占比例各不相同，所起的作用也不同。 a）有鉛免清洗型助焊劑 公司目前使用的型號(hào)是：alpha ls500a b）無(wú)鉛免清洗型助焊劑 公司目前使用的型號(hào)是：alpha ef8000,8,第二節(jié)：焊接輔材,3. 助焊劑的作用 去除被焊金屬表面的氧化物 促使熱從熱源向焊接區(qū)傳遞 降低融熔焊料表面張力,增強(qiáng)潤(rùn)濕性 防止焊接時(shí)焊料和焊接面的再氧化,9,第二節(jié)：焊接輔材,4. 助焊劑的特性要求 熔點(diǎn)比焊料低，擴(kuò)展率85%； 黏度和比重比熔融焊料小，容易被置換，不產(chǎn)生毒氣。焊劑的比重可 以用溶劑來(lái)稀釋,一般控制在0.820.84； 免清洗型助焊劑要求固體含量2.0wt%,不含鹵化物，焊后殘留物少， 不產(chǎn)生腐蝕作用，絕緣性能好,絕緣電阻110； 水清洗、半水清洗和溶劑清洗型助焊劑要求焊后易清洗； 常溫下儲(chǔ)存穩(wěn)定。,10,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,11,第三節(jié)：波峰焊原理,ws-350/450pc-bn, 下面以雙波峰焊機(jī)為例來(lái)說(shuō)說(shuō)波峰焊原理,12,第三節(jié)：波峰焊原理,13,第三節(jié)：波峰焊原理, 噴涂助焊劑 已插完成元器件的電路板，將其嵌入治具，由機(jī)器入口處的接駁裝 置以一定的傾角和傳送速度送入波峰焊機(jī)內(nèi)，然后被連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的鏈爪夾 持，途徑傳感器感應(yīng)，噴頭沿著治具的起始位置來(lái)回勻速噴霧，使電路 板的裸露焊盤(pán)表面、焊盤(pán)過(guò)孔以及元器件引腳表面均勻地涂敷一層薄薄 的助焊劑。,14,第三節(jié)：波峰焊原理, pcb板預(yù)加熱 進(jìn)入預(yù)熱區(qū)域，pcb板焊接部位被加熱到潤(rùn)濕溫度，同時(shí)，由于元器件溫度的升高，避免了浸入熔融焊料時(shí)受到大的熱沖擊。預(yù)熱階段，pcb表面的溫度應(yīng)在 75 110 之間為宜。 預(yù)熱的作用： 助焊劑中的溶劑被揮發(fā)掉，這樣可以減少焊接時(shí)產(chǎn)生氣體； 助焊劑中松香和活性劑開(kāi)始分解和活性化，可以去除印制板焊盤(pán)、元器 件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物，同時(shí)起到保護(hù)金屬表面防 止發(fā)生高溫再氧化的作用； 使pcb板和元器件充分預(yù)熱，避免焊接時(shí)急劇升溫產(chǎn)生熱應(yīng)力損壞pcb板 和元器件。,15,第三節(jié)：波峰焊原理, 溫度補(bǔ)償 進(jìn)入溫度補(bǔ)償階段，經(jīng)補(bǔ)償后的pcb板在進(jìn)入波峰焊接中減小熱沖擊。,第一波峰 第一波峰是由狹窄的噴口噴出的“湍tuan流”波峰，流速快，對(duì)治 具有影陰的焊接部位有較好的滲透性。同時(shí)，湍流波向上的噴射力可以使 焊劑氣體順利排出，大大減少了漏焊及垂直填充不足的缺陷。,16,第二波峰 第二波峰是一個(gè)“平滑”波，焊錫流動(dòng)速度慢，能有效去除端子上的 過(guò)量焊錫，使所有的焊接面潤(rùn)濕良好，并能對(duì)第一波峰所造成的拉尖和橋 接進(jìn)行充分的修正。,第三節(jié)：波峰焊原理,17,冷卻階段 制冷系統(tǒng)使pcb板的溫度急劇下降可明顯改善無(wú)鉛焊料共晶生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生 的空泡及焊盤(pán)剝離問(wèn)題。 氮?dú)獗Ｗo(hù) 在焊接整個(gè)過(guò)程中，在預(yù)熱階段和焊接區(qū)加有氮?dú)獗Ｗo(hù)可有效防止裸 銅和共晶焊料氧化，大幅提高潤(rùn)濕性和流動(dòng)性，確保焊點(diǎn)的可靠性。,第三節(jié)：波峰焊原理,18,第三節(jié)：波峰焊原理, 焊點(diǎn)的形成過(guò)程 當(dāng)pcb進(jìn)入波峰面前端a處至尾端b處時(shí)pcb焊盤(pán)與引腳全部浸在焊料中被焊料潤(rùn)濕，開(kāi)始發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，此時(shí)焊料是連成一片（橋連）的。當(dāng)pcb離開(kāi)波峰尾端的瞬間，由于焊盤(pán)和引腳表面與焊料之間金屬間合金層的結(jié)合力（潤(rùn)濕力），使少量焊料沾附在焊盤(pán)和引腳上，此時(shí)焊料與焊盤(pán)之間的潤(rùn)濕力大于兩焊盤(pán)之間焊料的內(nèi)聚力，使各焊盤(pán)之間的焊料分開(kāi)，并由于表面張力的作用使焊料以引腳為中心，收縮到最小狀態(tài)，形成飽滿、半月形焊點(diǎn)。相反，如果焊盤(pán)和引腳可焊性差或溫度低，就會(huì)出現(xiàn)焊料與焊盤(pán)之間的潤(rùn)濕力小于兩焊盤(pán)之間焊料的內(nèi)聚力，造成橋接、漏焊或虛焊。 pcb與焊料波分離點(diǎn)位于b1和b2之間某個(gè)位置，分離后形成焊點(diǎn)。,19,第三節(jié)：波峰焊原理, 波峰焊接溫度曲線原理圖,說(shuō)明: 1.預(yù)熱溫度: 70 - 115 時(shí)間: 75 130s 升溫速率: = 210, 焊接時(shí)間: 3 6s 3.冷卻速率: 3/ sec 4.鏈速:850 1300mm/min,20,第三節(jié)：波峰焊原理,免清洗助焊劑在波峰焊接中的作用機(jī)理,21,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,22,第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求,應(yīng)選擇三層端頭結(jié)構(gòu)的表面貼裝元器件元器件體和焊端能經(jīng)受兩次 以上260波峰焊的溫度沖擊，焊接后元器件體不損壞或變形，片 式元件端頭無(wú)脫帽現(xiàn)象。,無(wú)引線片式元件端頭三層金屬電極示意圖,23,第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求,如采用短插一次焊工藝，焊接面元件引腳露出印制板表面1.5-2.0mm； 基板應(yīng)能經(jīng)受260/50s的耐熱性，銅箔抗剝強(qiáng)度好，阻焊膜在高溫下 仍有足夠的粘附力，焊接后阻焊膜不起皺； 印制電路板翹曲度小于0.8 - 1.0%； 對(duì)于貼裝元器件采用波峰焊工藝的印制電路板必須按照貼裝元器件的特 點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，元器件布局和排布方向應(yīng)遵循較小的元件在前和盡量避免 互相遮擋的原則。,24,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,25,第五節(jié)：焊接可接受性要求, 良好的焊點(diǎn)（摘自ipc-a-610d）,圖5-1,圖5-2,26,第五節(jié)：焊接可接受性要求, 可接受焊點(diǎn),27,第五節(jié)：焊接可接受性要求, 可接受焊點(diǎn),錫銀銅焊料,錫鉛焊料,28,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,29,波峰焊接是產(chǎn)生pcb組件缺陷的主要原因，在整個(gè)組裝過(guò)程中它引起的缺陷高達(dá)50%。當(dāng)pcb有上千個(gè)焊點(diǎn)時(shí)，焊接必須要有很高的成功率才行。 波峰焊接過(guò)程中基本上都是在pcb上來(lái)進(jìn)行的，因此在pcb上焊接缺陷主要反映在虛焊、不潤(rùn)濕、反潤(rùn)濕、焊點(diǎn)輪廓敷形（以下簡(jiǎn)稱敷形）不良、連焊（或橋連）、拉尖、空洞、針孔、“放炮”孔、擾動(dòng)焊點(diǎn)或斷裂焊點(diǎn)、暗色焊點(diǎn)或顆料狀焊點(diǎn)等方面。,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,6.1 波峰焊接中存在的缺陷,30,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,6.2 影響波峰焊接效果的一些主要因素：,31,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,6.3 焊接缺陷現(xiàn)象和形成原因及其解決辦法,6.3.1 虛焊 焊點(diǎn)表面呈粗糙的粒狀、光澤差、流動(dòng)性不好是虛焊的外觀表現(xiàn)。從本質(zhì)上 講，凡是在釬接的連接界面上未形成適宜厚度的銅錫合金層，都稱為虛焊。,在顯微組織上虛焊的界面主 要是氧化層；而良好接頭界面顯 微金相組織主要是銅錫合金薄層 。國(guó)內(nèi)有試驗(yàn)報(bào)告稱：合金層的 厚度為1.33.5um的比較合適。 這種合金的顯微組織結(jié)構(gòu)，如圖6-1所示。,圖6-1,32,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,釬接溫度低熱量供給不足 a）釬料槽溫度低。焊點(diǎn)接合部的金屬不能加熱到能生層金屬化合物的最適宜的溫 度； b）傳送速度過(guò)快。即使釬料槽已處于最佳溫度狀態(tài)，但由于傳送速度過(guò)快，焊點(diǎn) 接合部金屬也不能獲得足夠的熱量，接合部溫度上升不到最佳潤(rùn)濕溫度區(qū)間釬料浸 潤(rùn)不完善，不能形成理想的合金層。 c）pcb設(shè)計(jì)不合理。導(dǎo)致了熱容量相差懸殊的許多零部件引線在同一時(shí)間、同一溫 度下進(jìn)行釬接時(shí)，將使各元器件焊點(diǎn)上溫度出現(xiàn)明顯的差異。熱容量大的，因吸取 的熱量不足而溫度偏低，引起浸潤(rùn)條件惡化形成不了理想的合金層。,（1）形成原因,33,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,pcb或元器件引線可焊性差 a）被接合的基體金屬表面氧化、污染； b）釬料槽溫度過(guò)高。由于釬料槽溫度過(guò)高，釬料與母材表面加速氧化而造成釬料表 面張力增加、附著力減小，而且高溫還溶蝕了母材的粗糙表面，使毛細(xì)作用減少， 漫流性下降，如圖6-2所示； 波峰焊焊接中釬料槽的溫度超過(guò)270時(shí)就可能出現(xiàn)此現(xiàn)象。,圖6-2,34,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,c）釬料槽溫度偏低 d）焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 加熱時(shí)間增加而潤(rùn)濕性變差的主要原因是由于弱潤(rùn)濕現(xiàn)象所致，即當(dāng)“潤(rùn)濕” 已經(jīng)發(fā)生，焊接面已經(jīng)產(chǎn)生合金層，但若焊料保持熔化狀態(tài)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則金屬間 化合物層會(huì)生長(zhǎng)得太厚，而焊料對(duì)這層金屬間化合物的潤(rùn)濕要比對(duì)裸露的基體金屬 母材的潤(rùn)濕更困難，因此在波峰焊接中焊接時(shí)間應(yīng)控制在36s之間比較合適。 如圖6-3所示：,圖6-3,35,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,（2） 解決辦法,a）避免用手直接觸摸pcb焊接面和元器件引線，可采取一些防護(hù)性措施（如戴手套 和手指套），確?？珊感裕?b）調(diào)整釬料槽的溫度，63sn37pb設(shè)定溫度：240255，sac設(shè)定溫度：260270。 c）調(diào)整助焊劑的噴霧量，使其均勻地噴涂在各個(gè)焊接部位； d）合理的選擇焊接時(shí)間； e）儲(chǔ)存環(huán)境要求，儲(chǔ)存溫度：1727，相對(duì)濕度(rh)：3060%；,36,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,6.3.2 不潤(rùn)濕 融化后的焊料不能與基底金屬（母材)形成金屬性結(jié)合。 焊料沒(méi)有潤(rùn)濕到需要焊盤(pán)的盤(pán)或端子上，如圖6-4所示： 焊料覆蓋率不滿足具體可焊端類(lèi)型的要求，如圖6-5所示：,圖6-4,圖6-5,37,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,基體金屬不可焊 使用助焊劑的活性不夠或助焊劑變質(zhì)失效 表面上的油或油脂類(lèi)物質(zhì)使助焊劑和焊料不能與被焊表面接觸 波峰焊接時(shí)間和溫度控制不當(dāng)。 例如，焊接溫度過(guò)高或者與熔化焊料的接觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，金屬間化合物層長(zhǎng)得太厚導(dǎo)致焊料又會(huì)剝落下來(lái)。其影響與虛焊相似。,（1） 形成原因,38,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,6.3.3 反潤(rùn)濕 熔化的焊料先覆蓋表面然后退縮成一些形狀不規(guī)律的焊料堆，其間的空當(dāng)處有薄薄的焊料膜覆蓋，未暴露基底金屬或表面涂覆層。 反潤(rùn)濕現(xiàn)象導(dǎo)致焊接不滿足通孔插裝的焊料填充要求。pth-孔的垂直填充要求如圖6-6所示：,圖6-6,39,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,改善被焊金屬的可焊性； 選用活性強(qiáng)的助焊劑； 合理調(diào)整好焊接溫度和焊接時(shí)間； 徹底清除被焊金屬表面油、油脂及有機(jī)污染物； 保持釬料槽中的釬料純度。,（3） 不潤(rùn)濕與反潤(rùn)濕的解決辦法：,（2） 反潤(rùn)濕的原因類(lèi)似于非潤(rùn)濕情況。 當(dāng)釬料槽內(nèi)里的金屬雜質(zhì)含量超標(biāo)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生半潤(rùn)濕狀態(tài)。在那種由于表面嚴(yán)重 污染而導(dǎo)致可焊性不良的極端情況下，在同一表面會(huì)同時(shí)出現(xiàn)非潤(rùn)濕和半潤(rùn)濕共存的狀 態(tài)。,40,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,a、焊料過(guò)多（堆焊） 焊料在焊點(diǎn)上堆集過(guò)多而形成凸?fàn)畋砻嫱庑?，看不?jiàn)引腳輪廓，如圖6-7所示：,6.3.4 焊點(diǎn)的輪廓敷形,41,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,b、焊料過(guò)少（干癟） 波峰焊接中焊料未達(dá)到規(guī)定的焊料量，不能完全封住被連接的導(dǎo)線，使其部分暴露在 外。從外觀上看，吃錫量嚴(yán)重不足、干癟、一般表現(xiàn)為接觸角 15,浸潤(rùn)高度 hd。 如圖6-8所示：,42,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,（1） 形成原因,接頭金屬表面狀態(tài)與敷形的關(guān)系 引線表面狀態(tài)與敷形的關(guān)系 pcb銅箔表面狀態(tài)與敷形的關(guān)系 pcb布線設(shè)計(jì)不規(guī)范與敷形的關(guān)系 盤(pán)-線，例：大焊盤(pán)，小引線；焊盤(pán)一定而引線過(guò)粗或過(guò)長(zhǎng)，如圖6-9所示： 焊盤(pán)與印制導(dǎo)線的連接，例：盤(pán)與線不分、連片、或者盤(pán)-線相近，如圖6-10所示： 盤(pán)-孔不同心的影響，如圖6-11所示：,43,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,圖6-9 焊點(diǎn)釬料液滴受力情況,圖6-10 焊盤(pán)與導(dǎo)線的連接,圖6-11 盤(pán)、孔不同心,44,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,改善被焊金屬表面的表面狀態(tài)和可焊性 正確地設(shè)計(jì)pcb的圖形和布線 合理地調(diào)整好錫爐溫度、傳送速度、傳送傾角 合理地調(diào)整預(yù)熱溫度,（2） 解決辦法,45,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法, 接觸角的最佳范圍：15= d 伸出引線的長(zhǎng)度是直徑的3倍：l=3d,（3） 焊點(diǎn)的最佳敷形,46,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,空洞亦稱孔穴，是由于焊料尚未全部填滿pcb的插件孔而出項(xiàng)的現(xiàn)象，這種缺陷 有時(shí)也會(huì)造成電氣導(dǎo)通不良。由于強(qiáng)度減弱即便暫時(shí)焊上了，也會(huì)在使用中因環(huán)境惡 化而脫焊，如圖6-13所示：,6.3.5 空洞,47,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,常見(jiàn)的形成因素與解決方法,48,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,波峰焊后焊點(diǎn)出現(xiàn)熔滴狀不規(guī)則的角焊縫，基體金屬和焊料之間不潤(rùn)濕或潤(rùn)濕不足， 甚至出現(xiàn)裂紋。,常見(jiàn)的形成因素與解決方法,6.3.6 冷焊,49,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,將引線插入pcb板的插件孔內(nèi)波峰焊接時(shí)，在引線根部附近出現(xiàn)有火山噴火口式的 釬料隆起，其中心還有小孔，孔的下面往往還掩蓋著很大的空洞，這種現(xiàn)象稱為氣泡或 針孔。也有在釬料內(nèi)部形成空洞不易被發(fā)現(xiàn)，如圖6-14所示：,6.3.7 氣泡或針孔,圖6-14 “放炮孔”,50,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,（1） 形成原因,助焊劑過(guò)量或焊前溶劑揮發(fā)不充分 基板受潮 孔徑和引線的間隙大小，基板排氣不暢 孔金屬化不良,（2） 解決辦法,調(diào)整助焊劑流量 預(yù)烘pcb基板 增加預(yù)熱時(shí)間或提高預(yù)熱溫度 選擇合適的引線尺寸 改善pcb制造工藝,51,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,過(guò)多的焊料使相鄰線路或在同一導(dǎo)體上堆集，稱之為連焊或橋接?！斑B焊” 現(xiàn)象是波峰焊接中最常見(jiàn)的多發(fā)性焊接缺陷，而且是所有波峰焊接缺陷中形因最 為復(fù)雜的，如圖6-15所示：,6.3.8 連焊,52,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,常見(jiàn)的形成因素與解決方法,53,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,54,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,波峰焊接后pcb上局部釬料呈鐘乳石狀或冰柱形稱為拉尖，如圖6-18所示：,6.3.9 拉尖,（1） 形成原因,焊盤(pán)氧化、污染 助焊劑用量少 預(yù)熱偏高、基板翹曲 釬料槽溫度低 傳送速度慢、釬接時(shí)間過(guò)長(zhǎng) pcb壓錫深度過(guò)大， 銅箔片太大 助焊劑變質(zhì)或失效 釬料純度變差，雜質(zhì)容量超標(biāo) 傳送傾角不合適 導(dǎo)軌寬度偏松，過(guò)釬料槽時(shí)滑坡,圖6-18 拉尖,55,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,（2） 解決辦法,凈化被焊表面 調(diào)整助焊劑流量 合理選擇預(yù)熱溫度 調(diào)整釬料槽溫度 提高傳送速度 調(diào)整波峰高度或壓錫深度 大面積接地層不應(yīng)超過(guò)3層或采用花式焊盤(pán) 正確管理助焊劑 釬料槽中的銅含量應(yīng)控制在0.3%以下 調(diào)整傳送傾角 調(diào)整適當(dāng)寬度，保持夾緊狀態(tài),56,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,焊盤(pán)間的絕緣表面濺有小的焊料顆粒形成多余物，影響電子產(chǎn)品的正常工作， 甚至造成重大事故。 常見(jiàn)的形成因素和解決辦法，見(jiàn)表6-1。,6.3.9 濺錫珠,6.3.10 粒狀物,在焊點(diǎn)釬料比較薄的地方出現(xiàn)塊狀物和小顆粒，其它正常。,常見(jiàn)的形成因素與解決方法,57,第六節(jié):波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法,常見(jiàn)的形成因素與解決方法，表6-1,58,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,59,第七節(jié):波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求,7.1 殘留物 殘留物包含：助焊劑殘留物、顆粒物、氯化物、碳酸鹽、白色結(jié)晶物等。,目標(biāo)，如圖7-1所示： 清潔，無(wú)可見(jiàn)殘留物 可接受： 對(duì)于清洗型助焊劑，不允許有可見(jiàn)殘留物 對(duì)于免清洗工藝，可見(jiàn)有助焊劑殘留物,圖7-1,60,第七節(jié):波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求,缺陷1，如圖7-2所示： 組件上有灰塵和顆粒物，如：灰塵、纖維絲、渣滓、金屬顆粒等。 缺陷2，如圖7-3所示： pcb表面的白色殘留物 焊接端上或周?chē)陌咨珰埩粑?金屬表面有白色結(jié)晶物 注：只要所用化學(xué)成份產(chǎn)生的殘留物已經(jīng)通過(guò)資格認(rèn)定并有文件記錄其特性是良性的，來(lái)自于免洗或其它工藝的白色殘留物是可以接收的。,圖7-2,圖7-3,61,第七節(jié):波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求,7.2 常見(jiàn)潔凈度的檢測(cè)方法： 7.2.1 外觀目測(cè) 潔凈度符合要求的應(yīng)看不到殘留物或與污染物的痕跡。 7.2.2 檢測(cè)方法 （1）溶劑萃取法 溶劑萃取法是一種定量測(cè)試pca上離子殘留物的方法，采用每單位平方面積上 n a c l當(dāng)量的微克數(shù)來(lái)度量。它與萃取物預(yù)定體積內(nèi)的離子濃度有關(guān)。萃取液有水 和醇的去離子溶液組成，將該溶液在pca已知面積上停留一定時(shí)間后進(jìn)行測(cè)量。最 常用的儀表是ppm計(jì)。 （2）絕緣電阻測(cè)試 這種方法通常是采用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試樣板在規(guī)定的條件下進(jìn)行的。將被測(cè)試的 pca暴露在預(yù)定的溫度和相對(duì)濕度的環(huán)境中，同時(shí)加一規(guī)定的電壓值并維持一定的 時(shí)間，例如20天。在這種條件下，以兆歐表監(jiān)視和測(cè)量導(dǎo)體之間的表面電阻。此法 能測(cè)定任何離子殘留物的作用。 （3）另外還有離子色譜法、紫外線光譜分析法等等。,62,第七節(jié):波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求,7.3 電子產(chǎn)品的潔凈度等級(jí)及指標(biāo)要求，如下表：,63,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,64,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),8.1 助焊劑涂覆量,要求在印制電路板（簡(jiǎn)稱pca）底面有薄薄的一層焊劑，要均勻，不能太 厚，對(duì)于免清洗工藝特別要注意不能過(guò)量。焊劑涂覆量要根據(jù)波峰焊機(jī)的焊劑 涂覆系統(tǒng)，以及采用的焊劑類(lèi)型進(jìn)行設(shè)置。焊劑涂覆方法主要有涂刷、發(fā)泡及 定量噴射三種方式。公司采用的是定量噴射方式。 檢驗(yàn)噴射量的合適，有2種方法： - 目測(cè)，pca板的正面插孔位置是否有零星助焊劑。 - 用測(cè)試紙?jiān)趪娚涞纳戏?，約在鏈爪夾持位置勻速移動(dòng)1次，噴射完成后，檢 查測(cè)試紙上是否均勻噴射，如噴射中間有較多的滲透，說(shuō)明噴射量大，較 集中，顆粒大可通過(guò)調(diào)整助焊劑流量、針閥壓力、噴霧氣壓旋鈕來(lái)達(dá)到合 適的量。,65,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),采用定量噴射方式時(shí)，助焊劑是密閉在容器內(nèi)的，不易揮發(fā)、不易吸收空 氣中水分、不易被污染，因此助焊劑成分能保持不變。 要點(diǎn)： （1）操作員每天在焊接前清潔噴頭1次，防止噴射孔堵塞。 （2）噴霧控制箱上的各個(gè)調(diào)節(jié)閥條好后不要隨意變動(dòng)，以免引起噴霧不良。,66,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),8.2.1 預(yù)熱的作用 將焊劑中的溶劑揮發(fā)掉，這樣可以減少焊接時(shí)產(chǎn)生氣體。 焊劑中松香和活性劑開(kāi)始分解和活性化，可以去除印制板焊盤(pán)、元器件端頭和 引腳表面的氧化膜以及其它污染物，同時(shí)起到保護(hù)金屬表面防止發(fā)生再氧化的作用。 使印制板和元器件充分預(yù)熱，避免焊接時(shí)急劇升溫產(chǎn)生熱應(yīng)力損壞印制板和元 器件。,8.2 預(yù)熱溫度和時(shí)間,67,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),印制板預(yù)熱溫度和時(shí)間要根據(jù)印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少、 以及貼裝元器件的多少來(lái)確定。預(yù)熱溫度設(shè)置參數(shù)參考表3-1，多層板以及有較多 貼裝元器件時(shí)預(yù)熱溫度取上限，一定要結(jié)合組裝板的具體情況，做工藝試驗(yàn)或試 焊后進(jìn)行設(shè)置。有條件時(shí)可測(cè)實(shí)時(shí)溫度曲線。預(yù)熱時(shí)間由傳送帶速度來(lái)控制。如 預(yù)熱溫度偏低或和預(yù)熱時(shí)間過(guò)短，焊劑中的溶劑揮發(fā)不充分，焊接時(shí)產(chǎn)生氣體引 起氣孔、錫球等焊接缺陷；如預(yù)熱溫度偏高或預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，焊劑被提前分解， 使焊劑失去活性，同樣會(huì)引起毛刺、橋接等焊接缺陷。因此要恰當(dāng)控制預(yù)熱溫度 和時(shí)間，最佳的預(yù)熱溫度是在波峰焊前涂覆在pcb底面的焊劑帶有粘性。,8.2.2 預(yù)熱參數(shù)的設(shè)置,68,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),焊接過(guò)程是焊接金屬表面、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復(fù)雜過(guò)程，必須 控制好焊接溫度和時(shí)間，如焊接溫度偏低。液體焊料的黏度大，不能很好地在金屬表 面潤(rùn)濕和擴(kuò)散，容易產(chǎn)生拉尖和橋連、焊點(diǎn)表面粗糙等缺陷；如焊接溫度過(guò)高，容易 損壞元器件，還會(huì)產(chǎn)生焊點(diǎn)氧化速度加快、焊點(diǎn)發(fā)烏、焊點(diǎn)不飽滿等問(wèn)題。 根據(jù)印制板的大小、厚度、印制板上搭載元器件的大小和多少來(lái)確定波峰焊溫 度，有鉛波峰溫度一般為2505（必須測(cè)打上來(lái)的實(shí)際波峰溫度）。由于熱量是溫 度和時(shí)間的函數(shù)，在一定溫度下焊點(diǎn)和元件受熱的熱量隨時(shí)間的增加而增加，波峰焊 的焊接時(shí)間通過(guò)調(diào)整傳送帶的速度來(lái)控制，傳送帶的速度要根據(jù)不同型號(hào)波峰焊機(jī)的 長(zhǎng)度、波峰的寬度來(lái)調(diào)整，以每個(gè)焊點(diǎn)接觸波峰的時(shí)間來(lái)表示焊接時(shí)間，一般焊接時(shí) 間為3-6s。,8.3 焊接溫度和時(shí)間,69,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),傳送傾角一般情況下以 5為宜，有利于排除殘留在焊點(diǎn)和元件周?chē)珊竸?產(chǎn)生的氣體，還可以少量調(diào)節(jié)焊接時(shí)間。 適當(dāng)?shù)牟ǚ甯叨仁购噶喜▽?duì)焊點(diǎn)增加壓力和流速有利于焊料潤(rùn)濕金屬表面、 流入小孔，波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3處。圖8-1、圖8-2說(shuō)明傳送 傾角與焊接時(shí)間的關(guān)系。,8.4 傳送傾角和波峰高度,圖8-1 傳送傾角小，焊接時(shí)間長(zhǎng),圖8-2 傳送傾角大，焊接時(shí)間短,70,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),工藝參數(shù)的綜合調(diào)整對(duì)提高波峰焊質(zhì)量是非常重要的。 焊接溫度和時(shí)間是形成良好焊點(diǎn)的首要條件。焊接溫度和時(shí)間與預(yù)熱溫度、 焊料波的溫度、傾斜角度、傳輸速度都有關(guān)系。綜合調(diào)整工藝參數(shù)時(shí)首先要保 證焊接溫度和時(shí)間。雙波峰焊的第一個(gè)波峰一般在210/1s2s左右，第二個(gè) 波峰一般在210/3s6s左右。兩個(gè)波峰的總時(shí)間應(yīng)控制在8s以內(nèi)。 焊接時(shí)間= 焊點(diǎn)與波峰的接觸長(zhǎng)度/傳輸速度 焊點(diǎn)與波峰的接觸長(zhǎng)度可以用一塊帶有刻度的耐高溫玻璃測(cè)試板走一次波峰 進(jìn)行測(cè)量。 傳輸速度是影響產(chǎn)量的因素。在保證焊接質(zhì)量的前提下，通過(guò)合理的綜合調(diào) 整各工藝參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)盡可能的提高產(chǎn)量的目的。,8.5 工藝參數(shù)的綜合調(diào)整,71,第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn),嚴(yán)格工藝制度,每月更新一次波峰焊工藝參數(shù)參考表。 定時(shí)或?qū)γ繅K印制板進(jìn)行焊后質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，采取措 施。 根據(jù)波峰焊機(jī)的開(kāi)機(jī)工作時(shí)間，定期（一般半年）檢測(cè)焊料鍋內(nèi)焊料的鉛錫比例 和雜質(zhì)含量，如果錫的含量低于極限時(shí)，可添加一些純錫，如雜質(zhì)含量超標(biāo)，應(yīng)進(jìn) 行換錫處理。 每天清理波峰噴嘴和焊料鍋表面的氧化物等殘?jiān)?堅(jiān)持定期設(shè)備維護(hù)，使設(shè)備始終保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。 把日常發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題記錄下來(lái)，定期做總結(jié)、分析，積累經(jīng)驗(yàn)。,8.6 波峰焊質(zhì)量控制方法,72,內(nèi)容,第一節(jié)：概述 第二節(jié)：焊接輔材 第三節(jié)：波峰焊原理 第四節(jié)：波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求 第五節(jié)：波峰焊接可接受要求 第六節(jié)：波峰焊接工藝中常見(jiàn)缺陷的形成因素及解決方法 第七節(jié)：波峰焊接后的pca清潔度可接受性要求 第八節(jié)：波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn) 第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響 第十節(jié)：無(wú)鉛波峰焊特點(diǎn)及對(duì)策,73,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊質(zhì)量的影響,pcb焊盤(pán)設(shè)計(jì)與排布方向（盡量避免陰影效應(yīng)）， 以及插裝孔的孔徑和焊盤(pán)設(shè)計(jì)是否合理，也是影響波峰 焊接質(zhì)量的重要因素。,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,74,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,9.1.1 pcb插件焊盤(pán)設(shè)計(jì)考慮的因素 元件引腳直徑、公差和鍍層厚度 pcb孔徑、公差和金屬化鍍層厚度 插裝元器件焊盤(pán) 孔徑過(guò)大、過(guò)小都會(huì)影響毛細(xì)作用，影響浸潤(rùn)性和填充性，孔徑過(guò)大還會(huì)造成元件歪斜或起翹。,9.1 元件直徑、pcb孔徑及焊盤(pán)設(shè)計(jì),75,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,通常規(guī)定插裝元器件焊盤(pán)孔= d+(0.20.5) mm（d為引腳直徑） 如果引線需要鍍錫，孔還要加大一些 通常焊盤(pán)孔不小于0.6mm，否則沖孔工藝性不好 金屬化后的孔徑0.20.3mm的引線直徑。這樣有利于波峰焊的焊錫往上爬， 同時(shí)利于排氣，如果孔太小，氣體跑不出來(lái)，會(huì)夾雜在焊錫里?？滋笤?易偏斜。例：設(shè)計(jì)時(shí)大于引腳0.2mm，鍍層厚度25m，引腳搪錫0.1mm，只剩 0.2-0.025-0.10.075mm.的余量。如果0.2mm，結(jié)果引腳肯定插不進(jìn)去，只 好打孔，造成質(zhì)量問(wèn)題。* 不允許用錐子打孔。,76,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,9.1.2 連接盤(pán)（焊環(huán)） （1）連接盤(pán)直徑考慮的因素： 打孔偏差； 焊盤(pán)附著力和抗剝強(qiáng)度。 連接盤(pán)過(guò)大，由于焊盤(pán)吸熱，容易造成焊點(diǎn)干癟，連接盤(pán)過(guò)小，影響可靠性。,（2）焊盤(pán)直徑大于孔直徑（焊盤(pán)寬度s）的最小要求，如圖9-1所示： 國(guó)標(biāo)：0.2mm，最小焊盤(pán)寬度大于0.1mm。 航天部標(biāo)準(zhǔn)：0.4mm，一邊各留0.2mm的最小距離。 美軍標(biāo)準(zhǔn)：0.26mm時(shí),一邊各留0.13mm的最小距離。,77,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,（3） 焊盤(pán)與孔的關(guān)系,孔直徑0.4mm的焊盤(pán)設(shè)計(jì)：d=(2.53)d 孔直徑2 mm的焊盤(pán)設(shè)計(jì)： d=(1.52)d,圖9-1 焊盤(pán)寬度s的最小要求,其它情況：,78,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,（4）連接盤(pán)的形狀由布線密度決定，一般有：圓形、橢圓、長(zhǎng)方形、方形、 淚滴形,可查標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)焊盤(pán)直徑為1.5mm時(shí)，為了增加抗剝強(qiáng)度，可采用長(zhǎng)園形焊盤(pán)，尺寸為長(zhǎng)1.5mm， 寬1.5mm。這在集成電路引腳中常見(jiàn)。同時(shí)也好走線、焊接、提高附著力。 當(dāng)與焊盤(pán)連接的走線較細(xì)時(shí)，要將焊盤(pán)與走線之間的連接設(shè)計(jì)成淚滴形，這樣的 好處是焊盤(pán)不容易起皮，而是走線與焊盤(pán)不易斷開(kāi)。,（5）焊盤(pán)一定在2.54柵格上。,（6）焊盤(pán)內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時(shí)導(dǎo)致焊盤(pán) 缺損。,79,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊質(zhì)量的影響,（7）相鄰的焊盤(pán)要避免成銳角或大面積的銅箔，成銳角會(huì)造成波峰焊困難，而且有 橋接的危險(xiǎn)，大面積銅箔因散熱過(guò)快會(huì)導(dǎo)致不易焊接。,80,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊質(zhì)量的影響,第九節(jié)：pcb設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響,（1）插裝元器件孔距應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，不要齊根成型。 （2）跨接線通常只設(shè)7.5mm，10mm。 （3）元件名 孔距 r-1/4w 、1/2w 10 mm; 12.5 mm ; 17.5mm； r1/2w (l+(23) mm （ l為元件身長(zhǎng)） in4148 7.5 mm， 10 mm，12.5 mm 1n400系列 10 mm，12.5 mm 小瓷片、獨(dú)石電容 2.54 mm 小三極管、3發(fā)光管 2.54 mm,9.2 元器件孔距,孔距過(guò)大、過(guò)小都會(huì)造成插裝困難，甚至損壞金屬化孔。