焊接知識培訓(xùn)教材

1、焊 接 知 識培訓(xùn)教材編制: 李承華佛山柏奇貿(mào)易公司出版一、 焊錫原理1、 潤濕所謂焊接即是利用液態(tài)的“焊錫”與基材接合而達(dá)到兩種金屬化學(xué)鍵合的效果。A、 特點(diǎn)：以膠合不同，焊接是焊錫分子穿入基材表層金屬的分子結(jié)構(gòu)而形成一堅(jiān)固完全金屬的結(jié)構(gòu)，當(dāng)焊錫熔解時(shí)不可能完全從金屬表面上把它擦掉，因?yàn)樗炎兂苫鶎咏饘俚囊徊糠?。而膠合則是一種表面現(xiàn)象可以從原來表面被擦掉。B、 關(guān)于潤濕的理解：水滴在一塊涂有油脂的金屬薄板上，水形成水滴一擦即掉，這表示水未潤濕或粘在金屬薄板上，如果金屬基材表面清潔并干燥，那么當(dāng)他接觸水后則水?dāng)U散金屬薄板表面而形成薄面均勻膜層怎么搖也不會(huì)掉，這表示水已經(jīng)潤濕此金屬板。C、 潤濕

2、的前提：清潔幾乎所有的金屬曝露在空氣中時(shí)都會(huì)立刻氧化這將防礙金屬表面的焊錫潤濕作用，所以必須先清潔焊錫面后進(jìn)行焊接作業(yè)。D、 錫的表面張力焊錫濕度會(huì)影響表面張力，即溫度愈高表面張力愈小，焊錫表面和銅板之間的角度，稱為潤濕角度它是所有焊點(diǎn)檢驗(yàn)基礎(chǔ)。E、 認(rèn)識錫鉛合金錫鉛合金與溫度變化圖 單位: A 350固 300 熔 融 C 250 狀 態(tài) 液固混合狀態(tài) 200 B D 183.3 共結(jié)晶點(diǎn) 150 E 100 0 19.7 25 30 35 40 45 50 55 60 63 65 70 75 80 85 90 95% (錫鉛合金比例)上圖說明:錫鉛合金在183.3時(shí)處于固體與液體的混合階段

3、,即半熔融狀而在37/63時(shí)則可液體或固體直接變?yōu)楣腆w或液體,而不經(jīng)過半熔融狀態(tài)。故： 我們在183.3的溫度上結(jié)合焊接時(shí)間,熱吸收等因素;增加55-80來完成焊接.而采用63/37或60/40焊錫有以下三點(diǎn)原因： 因其不經(jīng)過半熔融狀態(tài)而迅速固化或液化;因此可最快速度完成焊錫工作。 能在較低溫度時(shí)開始焊接作用，是錫爐合金中焊接性能最佳之一種。 熔液之潛透力強(qiáng)，可扎根般地滲透金屬表面之極細(xì)微間隙。二、 認(rèn)識助焊劑. 助焊劑是所有錫焊作業(yè)中不可缺少的輔助性材料,其作用有: 清除焊接金屬表面氧化膜。 在焊接物表面形成一層液態(tài)的保護(hù)膜;隔絕高溫時(shí)四周的空氣，防止金屬表面的再氧化。 降低焊錫表面張力，增

4、加其擴(kuò)散能力。 焊接瞬間可以讓熔融狀焊錫取代，順利完成焊接其分類:1、松香型 2、免洗型 3、水溶性 4、環(huán)保型而免洗型又分為免洗透明型，低活性和高活性三、 錫爐的基本知識 焊錫完成的基本條件是：錫鉛合金;焊接材料(基板與零件腳);溫度;輔助材料是助焊劑。 錫爐正是根據(jù)以上幾個(gè)條件采用機(jī)械方式制作出來的。 A、錫爐的基本結(jié)構(gòu) 1、完成助焊劑噴涂到PCB上的助焊劑槽及噴嘴。 焊接技術(shù)要求：助焊劑必須均勻地涂覆在PCB焊接面上;故助焊劑必須形成又細(xì)又密的泡沫物與PCB接觸，則發(fā)泡管及噴射嘴不得有堵塞現(xiàn)象，氣壓足夠，為達(dá)到良好的效果，其助焊劑必須比重適宜，固體含量低（3%左右），且無水份否則將影響焊

5、接。 2、預(yù)熱板 作用：使沾了助焊劑的線路板快速加熱使水份蒸發(fā)并減少線路板上錫時(shí)的溫差，同時(shí)可避免零件因熱量提升過快而損壞，防止線路板突然受熱而變形，其次是使松香能發(fā)揮最佳的助焊效果。 焊接技術(shù)要求：助焊劑必須烤干而又不失效且PCB干燥，其焊錫面溫度在焊接前達(dá)到80-120;為焊接作準(zhǔn)備.為保證預(yù)熱效果，預(yù)熱板必須表面光潔以保持其熱傳導(dǎo)性保證預(yù)熱效果。3、錫槽錫槽是完成焊接最關(guān)鍵的組成部分，他通過蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)在密室內(nèi)形成一股強(qiáng)力的動(dòng)力將錫噴上錫槽并形成波峰狀。前部波峰瀑布狀的錫波通過快速移動(dòng)刷掉因“遮蔽效應(yīng)”而滯留在PCB焊錫面的助焊劑，讓錫能夠可靠完全的潤濕PCB焊點(diǎn)，其仰沖的最佳角度為5度,以

6、便讓后部的平穩(wěn)錫波進(jìn)一步修整已被潤濕但形狀不規(guī)整的焊點(diǎn)，使之完美。焊接技術(shù)要求：1、焊接時(shí)錫波平穩(wěn)，基板無顫動(dòng)。2、焊接時(shí)間：245時(shí)其焊接時(shí)間在3-5S最佳3、錫波無雜質(zhì),無氧化物、基板表面有助焊劑在上錫前包覆焊錫面防止氧化。4、焊接材料無水份受熱蒸發(fā)且已達(dá)到一定的預(yù)熱溫度。 錫槽結(jié)構(gòu)圖這就要求：錫槽保持清潔,定時(shí)將氧化物等雜質(zhì)清走，保持錫槽周圍及輸送帶爪的清潔，錫槽定期放錫重新整理保持錫波平穩(wěn)，馬達(dá)定期加潤滑油，錫槽的高度合適不讓錫泵超負(fù)荷運(yùn)行且盡量縮小旋轉(zhuǎn)速度減小錫波蕩漾并保護(hù)發(fā)熱管。輸送帶爪清潔避免將雜質(zhì)及其它物質(zhì)帶入錫槽污染錫的質(zhì)量。4、輸送帶 輸送帶是完成焊接過程的機(jī)械化裝置，它讓

7、焊接過程機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化. 減少人為因素造成的焊接不良。其焊錫的技術(shù)要求:運(yùn)行平穩(wěn)無顫動(dòng)，輸送帶爪無變形清潔。鏈條必須定期加潤滑油以保證輸送帶運(yùn)行平穩(wěn). 而清洗槽是清潔輸送帶的自動(dòng)化裝置，它可以預(yù)防爪子將雜質(zhì)及其他物質(zhì)帶入錫槽所以必須保證其運(yùn)行正常。 PCBA過波峰狀態(tài)圖錫爐的基本操作知識1、 焊錫及錫渣問題通常，組件沒有均勻的受熱質(zhì)量,要保證所有的焊點(diǎn)達(dá)到足夠的溫度，以便形成合格的焊點(diǎn)是必要的。重要的問題是要提供足夠的熱量，提高所有引線和焊盤的溫度，從而確保焊料的流動(dòng)性，濕潤焊點(diǎn)的兩面。焊料的溫度較低就會(huì)降低對元件和基板的熱沖擊，有助于減少浮渣的形成，在較低的強(qiáng)度下，進(jìn)行焊劑涂覆操作和焊劑化合

8、物的共同作用下，可使波峰出口具有足夠的焊劑，這樣就可減少毛刺和焊球的產(chǎn)生。焊錫槽中的焊料成份與時(shí)間有密切關(guān)系，即隨著時(shí)間而變化，這樣就導(dǎo)致了浮渣的形成。這就是要從焊接的組件上去除殘余物和其它金屬雜質(zhì)的原因及在焊接工藝中錫損耗的原因。以上這些因素可降低焊料的流動(dòng)性。在采購中，要規(guī)定的金屬微量浮渣和焊料的錫含量的最高極限，在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，(如象IPC/J-STD-006都有明確的規(guī)定)。在焊接過程中，對焊料純度的要求在ANSI/J-STD-001B標(biāo)準(zhǔn)中也有規(guī)定。除了對浮渣的限制外，對63錫；37鉛合金中規(guī)定錫含量最低不得低于61.5。波峰焊接組件上的金和銅濃度聚集比過去更快。這種聚集，加上明顯的錫

9、損耗，可使焊料喪失流動(dòng)性，減少張力并增強(qiáng)聚結(jié)力；從而產(chǎn)生焊接問題。外表粗糙、呈顆粒狀的焊點(diǎn)常常是由于焊料中的浮渣所致。由于焊錫槽中集聚的浮渣或組件自身固有的殘余物暗淡、粗糙的粒狀焊點(diǎn)也可能是錫含量低的征兆，不是局部的特種焊點(diǎn)，故此屬錫槽產(chǎn)生氧化錫導(dǎo)致錫損耗的結(jié)果。這種外觀也可能是在凝固過程中，由于振動(dòng)或沖擊所造成的（后面將講到的冰柱的問題）。焊點(diǎn)的外觀就能直接體現(xiàn)出工藝問題或材料問題。為保持焊料“滿槽”狀態(tài)和按照工藝控制方案對檢查焊錫槽分析是很重要的。由于焊錫槽中有浮渣而“倒掉”焊錫槽中的所有焊錫，通常來說是不必要的，由于在常規(guī)的應(yīng)用中要求往錫槽中添加焊料，使錫槽中的焊料始終是滿的。在損耗錫的

10、情況下，添加純錫有助于保持所需的濃度。為了監(jiān)控錫槽中的化合物，應(yīng)進(jìn)行常規(guī)分析。如果添加了錫，就應(yīng)采樣分析，以確保焊料成份比例正確。浮渣過多是一個(gè)令人棘手的問題。毫無疑問，焊錫槽中始終有浮渣存在，在大氣中進(jìn)行焊接時(shí)尤其是這樣。使用“高波峰”這對焊接高密度組件很有幫助，但暴露于大氣的焊料表面太大，而使焊料氧化，所以會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣。焊錫槽中焊料表面有了浮渣層的覆蓋，氧化速度就放慢了。故在焊接過程中，使用錫槽中波峰的湍流和流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣。推薦使用的常規(guī)方法是將浮渣撇去，要是經(jīng)常進(jìn)行撇削的話，就會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣，而且耗用的焊料更多。浮渣還可能夾雜于波峰中，導(dǎo)致波峰的不穩(wěn)定或湍流，因此要求對焊錫槽

11、中的液體成份給予更多的維護(hù)。2 波峰的相關(guān)操作在波峰焊接工藝中，波峰是核心?？蓪㈩A(yù)熱的、涂有助焊劑、無污物的PCBA通過輸送帶送到波峰處，接觸具有一定溫度的焊料，而后加熱，這樣助焊劑就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，焊錫合金通過波峰動(dòng)力完成潤濕形成互連，這是最關(guān)鍵的一步。目前，常用的對稱波峰被稱為主波峰，設(shè)定預(yù)熱溫度，助焊劑型號，噴量，泵速度、波峰高度、浸潤深度、傳送角度及傳送速度等，為達(dá)到良好的焊接特性提供全方位的條件。應(yīng)該對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在離開波峰的后面(出口端)就應(yīng)使焊錫運(yùn)行降速，并慢慢地停止運(yùn)行。PCB隨著波峰運(yùn)行最終要將焊料推至出口。在最掛的情況下，焊錫的表面張力和最佳化的板的波峰運(yùn)行，在組件

12、和出口端的波峰之間可實(shí)現(xiàn)零相對運(yùn)動(dòng)。這一脫殼區(qū)域就實(shí)現(xiàn)了去除板上多余的焊錫。故應(yīng)提供充分合理的傾角，以致不產(chǎn)生橋接、毛刺、拉絲和焊球等缺陷。有時(shí)，波峰出口需具有熱風(fēng)流，以確保排除可能形成的橋接（短路）。在PCB板的底部裝上表面貼裝元件后，有時(shí)會(huì)在形成的“苛刻的波峰”區(qū)域內(nèi)形成氣泡，或在PCBA貼片元件焊點(diǎn)處形成陰影部分，故在進(jìn)行波峰整平之前，應(yīng)使用湍流高波峰。湍流高波峰的高豎直速度有助于保證焊料與引線或焊盤的接觸。在整平的二次波峰后面的振動(dòng)部分也可用來消除氣泡和“陰影”，保證焊錫實(shí)現(xiàn)滿意的接觸組件焊點(diǎn)。焊接工作站基本上應(yīng)做到：合理的助焊劑及噴量，合理的預(yù)熱（PCBA保持80-120），高純度焊

13、錫(按標(biāo)準(zhǔn)63/37)、波峰溫度(230250)、接觸波峰的總時(shí)間(35秒鐘)、印制板浸入波峰中的深度(5080)，平穩(wěn)的傳送軌道和在波峰與軌道零相對運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下焊點(diǎn)焊錫含量（克服錫薄的缺陷）等。3 波峰焊接后的冷卻通常在波峰焊機(jī)的尾部增設(shè)冷卻工作站。為的是保障銅錫金屬間化合物形成焊點(diǎn)的可靠性；另一個(gè)原因是加速組件的冷卻，在焊料沒有完全固化時(shí)，避免板子移位?？焖倮鋮s組件，以限制敏感元件長期暴露于高溫下?lián)p傷性能。然而，應(yīng)考慮到急劇性冷卻系統(tǒng)對元件和焊點(diǎn)的熱沖擊的危害性。4 結(jié)論總之，要獲得最佳的焊接質(zhì)量，滿足用戶的需求，必須控制焊接前、焊接中的每一工藝步驟，因?yàn)椴ǚ搴附拥恼麄€(gè)組裝工藝的每一步驟都互

14、相關(guān)聯(lián)、互相作用，任一步有問題都會(huì)影內(nèi)到整體的可靠性和質(zhì)量。焊接操作也是如此，所以應(yīng)嚴(yán)格控制所有的參數(shù)、時(shí)間/溫度、焊錫量、助焊劑成分及傳送速度等等。對焊接中產(chǎn)生的缺陷，應(yīng)及早查明起因，進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的措施，將影響質(zhì)量的各種缺陷消滅在萌芽狀態(tài)之中。這樣，才能保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品都符合技術(shù)規(guī)范。四、 焊點(diǎn)品質(zhì)的討論前面在焊錫原理中已經(jīng)談到錫必須與基板形成共結(jié)晶焊點(diǎn)，讓錫成為基層的一部分，故要求：1、 在PCB焊接面上出現(xiàn)的焊點(diǎn)應(yīng)為實(shí)心平頂?shù)腻F體；橫切面之兩外圓應(yīng)呈現(xiàn)新月型之均勻弧狀。通孔中之填錫應(yīng)將零件均勻完整的包裹住。2、 焊點(diǎn)底部面積應(yīng)與板子上的焊盤一致；3、 焊點(diǎn)之錫柱爬升高度大約為零件腳

15、在電路板面突出的3/4，其最大高度不可超過圓形焊盤直徑之一半或80%（否則容易造成短路）；4、 錫量之多寡應(yīng)以填滿焊盤邊緣及零件腳為宜，而焊接接觸角度應(yīng)趨近于零，接觸角度越小越好，表示有良好之沾錫性；5、 錫面應(yīng)呈現(xiàn)光澤性，表面應(yīng)平滑、均勻，6、 對貫穿孔的PCB而言，焊錫應(yīng)自焊錫面爬進(jìn)孔中升至零件面。（一般要求超過PCB厚度的50%以上）滿足以上6個(gè)條件的焊點(diǎn)即被稱為合格焊點(diǎn)，由此延伸出品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。五、 不良焊接發(fā)生原因及處理對策：需要補(bǔ)焊的不良焊點(diǎn)是一個(gè)復(fù)雜的主題。首先須判斷是設(shè)計(jì)不良、焊接性問題、焊錫材料無效或是處理過程及設(shè)備的問題。此外，很多被認(rèn)為不良的焊點(diǎn)，事實(shí)上是沒有問題的，不過太多

16、廣被認(rèn)同的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，錯(cuò)誤的強(qiáng)調(diào)焊點(diǎn)的美觀而忽略了它的功能。針對一些問題我們做如下討論：問題解決概論當(dāng)問題發(fā)生時(shí)，首先必須檢查的是制造過程的基本條件,我們將它歸類為以下三大因素:1. 材料問題：這些包括焊錫的化學(xué)材料如助焊劑、油、錫、清潔材料，還有PCB的包覆材料,如防氧化樹脂、暫時(shí)或永久性的防焊油墨及印刷油墨等2. 焊錫性的不良：這涉及所有的焊錫表面，像零件(包括表面貼著的零件/SMT零件)、PCB及電鍍貫穿孔,都必須被列入考慮。3.生產(chǎn)設(shè)備的偏差：包括機(jī)器設(shè)備和維修的偏差以及外來的因素、溫度、輸送帶的速度和角度，還有浸泡的深度等等，是和機(jī)器有直接關(guān)系的變數(shù)。除此之外，通風(fēng)、氣壓之降低和電壓的

17、變化等等之外來因素也都心須被列入分析的范圍之內(nèi)。每個(gè)問題皆有它不同之處，不能一概而論。以下是一系列標(biāo)準(zhǔn)的檢查步驟，可以有幫忙您找出問題的來源。步驟一：焊錫流程中，變數(shù)最小的應(yīng)屬于機(jī)器設(shè)備，因此第一個(gè)檢查它們，為了達(dá)到檢查的正確性，可用獨(dú)立的電子儀器輔助，比如用溫度計(jì)檢測各項(xiàng)溫度、用電表精確的校正機(jī)器參數(shù)，從實(shí)際作業(yè)及記錄中，找出最適宜的操作條件。注意：在任何情況下，盡量不要想調(diào)整機(jī)器設(shè)備來克服一些短暫的焊錫問題，這樣的調(diào)整可能會(huì)導(dǎo)致更大的問題發(fā)生！步驟二：接下來檢查所有的焊錫材料。助焊劑的比重、透明度、顏色、離子含量等及錫鉛合金的純度，這是一項(xiàng)持續(xù)的工業(yè)，定期檢查加上不定期抽檢，都有助于其品質(zhì)

18、的確保。步驟三：PCB及零件的焊錫性不良，是造成焊錫問題最大的因素。研究PCB之焊錫問題,必須先把其他可能發(fā)生的變固定或隔離，然后逐一的探討。例如當(dāng)零件腳發(fā)生焊錫不良時(shí),可以先鎖定其他變數(shù)，只針對這些焊錫不良的零件腳徹底比較與分析,這種方式的追蹤，問題的來源很快就會(huì)明朗。步驟四：檢查貫穿孔（PTH）的品質(zhì)，沖孔、鉆孔等缺點(diǎn)，可以用放大之設(shè)備看出貫穿孔表面是否平整、干凈或是有其他雜質(zhì)、斷裂或電鍍的厚度標(biāo)不標(biāo)準(zhǔn)。追查焊錫問題的過程中，原理和觀念正確外，步驟是非常重要的，如何以比較及分析的步驟是非常重要的，如何以比較及分析的步驟有效的找出問題所在，是電子工程人員最大的課題。A） 潤焊不良(Non-w

19、etting)現(xiàn)象：錫未全面而且不均勻包覆在被焊物表面讓焊接物表面金屬裸露。判斷潤焊不良錯(cuò)覺：錫已經(jīng)把被焊物焊接在基板上面實(shí)際上錫只有部份或沒有與基材金屬有“結(jié)晶”過程。產(chǎn)生原因：A、基板被外界污染（表面有氧化物或其他影響焊接的物值） B、錫鉛合金被污染（錫槽內(nèi)的錫必須半年更換一次） C、助焊劑未起到作用（或失效）解決方法：A、 檢查助焊劑或更換助焊劑B、 采用活性較強(qiáng)助焊劑增強(qiáng)清潔能力C、 多次浸錫作業(yè)B）潤焊不良 （Dewetting）焊錫性的良否,取決于被焊物是否能得到良好的潤焊,所以焊點(diǎn)的品質(zhì)也就決定于潤焊的好壞?；旧?，焊錫能潤焊銅墊或其他金屬，而這些金屬的表面不能被氧化物所覆蓋或沾

20、到其他雜質(zhì)（如灰塵、有機(jī)化合物等）,潤焊不好都是被焊物表面不干凈所造成。潤焊不良（non-wetting）和潤焊不均勻(dewetting),兩者之間因?yàn)榘l(fā)生時(shí)的過程不同,所以必須分別討論。潤焊不良的情況是當(dāng)焊錫時(shí),錫無法全面的包覆被焊物表面,而讓焊接物表面的金屬裸露,這情形特別容易在裸銅板發(fā)生。(圖2-1),圖中紅色圖形的裸銅布滿整個(gè)焊錫面,其圖形的外圖主要是錫的內(nèi)聚力所形成。圖2-2圖2-1換個(gè)觀點(diǎn)看來,潤焊不均勻是焊錫時(shí)錫有全面的覆蓋整個(gè)焊錫面,即有達(dá)到 潤焊的程度(圖2-2),此時(shí)被焊金屬于錫鉛合金有金屬共熔反應(yīng)發(fā)生,但是當(dāng)焊接表面冷卻的過程中,潤焊性開始減而錫的內(nèi)聚性開始增加,原本平

21、整的錫面,因?yàn)槎邚埩Σ荒芷胶?，所以?huì)有一部份的液態(tài)錫被拉開,而以上反角度(dihedral angle) 固化成球狀或珠狀。此時(shí)焊錫面只有小量的錫鉛合金真正的與被焊物表面達(dá)成金屬于金屬較厚的結(jié)合，至于那些較薄的錫面，肉眼看來是包覆整個(gè)裸銅面，但是在高能量的顯微鏡底下，還是常會(huì)發(fā)現(xiàn)肉眼看不到的潤焊不良（non-wetting）現(xiàn)象。潤焊不良(non-wetting)在焊錫作業(yè)中是不能被接受的,它們嚴(yán)重的減低了焊點(diǎn)的耐久性 和延展性，同時(shí)也 降低了焊點(diǎn)的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性。到目前為止，還沒有數(shù)理上的程序可以精確的計(jì)算出潤焊不良可被接受的范圍,所以此缺點(diǎn)一旦發(fā)生,必定不能被接受.從另一個(gè)角度來看, 潤

22、焊不良大都是助焊劑在焊接前沒有徹底的做好清除焊接面氧化膜的步驟,還有焊接時(shí)間的長短溫度的高低也會(huì)促使?jié)櫤覆涣嫉陌l(fā)生。潤焊不良之原因：在本節(jié)中所提的缺點(diǎn)都是以下一種或多種情況造成：1.外界的污染*PCB和零件都有可能被污染，污染物包含油、漆、蠟、脂等，這些污染物統(tǒng)稱為雜質(zhì)（dirt）,可以焊接面使用適當(dāng)?shù)那鍧嵎绞角宄?傳統(tǒng)溶劑清洗（vapor degreasers）已成功的被廣泛使用，但必須選擇不傷害PCB材質(zhì)的電子極溶劑，避免有害物質(zhì)的殘留。*可用水性清洗機(jī)清洗，但要確定這些雜質(zhì)是否溶液于水。*有些外界污染是源于PCB表面的防焊油墨，例如不良的綱板印刷程序、油墨烘干過程時(shí)油墨溢出，烘干后的防

23、焊油墨很難去除，當(dāng)它沾到焊接面時(shí)，只能以磨擦或工具去除,這種機(jī)械力的去除法，普遍被使用，但也較容易埋藏一些極小的粒子于PCB表面。以下將作進(jìn)一步的說明。2.埋藏的粒子(Embedded Parficles)外來物質(zhì)埋藏于焊接物表面也會(huì)影響潤焊性。在軟質(zhì)的金屬表面，使用磨石或研磨機(jī)，很容易將硬物嵌入金屬表面，這些非金屬物質(zhì)，顯然不能于錫鉛合金焊接，也無法以助焊劑去除。某些合成材料做刷子，也會(huì)造成類似問題。*這種情況最好的處理方法是用化學(xué)藥品進(jìn)行整面的蝕刻（etching）,去除非金屬的雜質(zhì)。這些蝕刻藥劑都是很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，必須妥善管制，最好能詢問PCB供應(yīng)廠詳細(xì)的使用技術(shù)。3.矽利康油(Sili

24、cone Oil)矽利康油雖然如上述第一點(diǎn)所提到,是一種外界的污染,但因?yàn)樗?dú)特的性質(zhì),所以在此另外討論。矽合成物由于附著力強(qiáng)，被用來當(dāng)作潤滑劑或粘著劑。一旦被矽合成物污染，即使薄薄的一層,沒沒有任何溶劑可以有效有清除，因此矽的合成物被認(rèn)為是焊錫潤焊的毒藥。* 造成矽污染的原因很多，包裝塑膠袋由于使用矽來作為生產(chǎn)脫模劑，而被認(rèn)為是一大污染。近來有很多的安全塑膠包裝已經(jīng)改善此一問題，但還是要注意選擇。* 另一類源則是過錫前所涂的散熱劑。廠內(nèi)矽合成物的使用，雖然遠(yuǎn)離焊錫流程，但由于人員手接觸的傳染，很快會(huì)布滿焊錫流程，所以要特別注意。*目前為止還沒有清除矽油的辦法，唯一的辦法就是盡量保持干凈和嚴(yán)格

25、的控制。4.嚴(yán)重氧化膜(Heavy Tarnish Layer)PCB焊錫面的氧化膜不能被助焊劑徹底清除，也是造成潤焊不良的來 源之一。金屬表面只要接觸空氣，氧化膜就會(huì)形成，但是適當(dāng)且合理的氧化膜可以輕易的被助焊劑清除，但因?yàn)镻CB儲(chǔ)存不當(dāng)或制造流程不良，烘干（burn in）的過程不當(dāng)，都會(huì)造成相當(dāng)嚴(yán)重的氧化，讓助焊劑也莫可奈何。以下列舉一些簡單的解決方法供參考：*通?；钚暂^強(qiáng)的助焊劑可以有較強(qiáng)的清潔能力，可以幫忙去除嚴(yán)重的氧化膜，但活性強(qiáng)的助焊劑只能針對某些特殊的狀況使用，并不能適合全部的PCB，使用這類“超規(guī)格”的助焊劑焊接后，更要注意其殘留物對于PCB品質(zhì)的影響，必須有嚴(yán)格的品保及追蹤

26、，以確保產(chǎn)品壽命。* PCB可用較強(qiáng)的助焊劑先進(jìn)行噴錫或滾錫（pretin）的作業(yè)，然后再以水或溶劑清洗，即先藉由強(qiáng)活性助焊劑去除嚴(yán)重氧化膜后，再以錫包覆，防止氧化。* 可用化學(xué)溶劑進(jìn)行蝕刻，即用強(qiáng)酸類的溶液，適當(dāng)稀釋后擦拭氧化線路，適當(dāng)清洗馬上插件過錫。使用這類溶液于PCB更嚴(yán)重的氧化，過錫后的PCB也要列表追蹤。* 助焊劑本身污染，活性不夠或操作方式不對，也不能有效的去除氧化 膜，所以也要列入評估。* 過錫時(shí)間不夠或預(yù)熱溫度不夠，會(huì)使助焊劑不夠時(shí)間清除氧化膜，若能延長過錫時(shí)間及加強(qiáng)預(yù)熱效果，絕對有助于氧化膜的去除。5.錫鉛合金 (Solder alloy)* 檢查錫爐內(nèi)的錫鉛合金成分（見圖

27、2-3）。* 建立標(biāo)準(zhǔn)的焊錫流程及作業(yè)指導(dǎo)，讓作業(yè)人員有依規(guī)可循，降低人為疏忽的變數(shù)。成 分由于焊條中含有不純物質(zhì)而影響之事宜如下：銻增加少量，其張力增大，焊條變硬又脆，而熔點(diǎn)會(huì)升高。銅含有0.02%以上時(shí)會(huì)變硬又脆，含量愈多熔點(diǎn)會(huì)升高。鉍高純度焊條含有0.001%,含有量增加其熔點(diǎn)會(huì)下降。鋅含有鋅最有害處，含有0.001%,光澤性會(huì)消失，流動(dòng)性變壞。鐵含有鐵時(shí)，焊條之光澤性變壞，接著力會(huì)降低。鋁與鋅一樣有害，尤其是流動(dòng)性更壞。C) 潤焊不均勻潤焊不均勻和潤焊不良（non-wetting）很類似，都是焊錫品質(zhì)討論時(shí)，不能被接受的缺點(diǎn)。這種情況是當(dāng)焊錫原本已經(jīng)潤焊焊接物表面，但經(jīng)過一段時(shí)間以后，

28、部份的錫因不能附著而以液態(tài)狀況堆積（圖3-1）,此時(shí)錫的內(nèi)聚力會(huì)把這些堆積的液態(tài)錫形成小滴狀，使錫面不再平整。在潤焊的過程中有些金屬共熔焊不照成潤均勻的原因很多，主要是焊接表面受污染（氧化），使焊錫不能全面的附著來進(jìn)行均勻的（Intermetallic）. PCB潤焊不均勻,除了裸銅板焊錫面污染外,主要來自鍍錫加工，問題不是在PCB鍍錫后的鍍錫層表面,而是在裸銅板與鍍錫之界面。這種情況可參閱（圖3-2），其問題同樣發(fā)生在鍍錫板，因?yàn)楹稿a過程中，錫的內(nèi)聚力負(fù)責(zé)把錫平整的拉回，若是焊接面受污染而造成不能均勻潤焊時(shí),此時(shí)焊接面的表面張力也會(huì)不均勻，部分錫的流動(dòng)力會(huì)大于錫的內(nèi)聚力而使錫脫落，造成不均勻

29、的表面。當(dāng)潤焊不均勻時(shí)，重新焊錫并無幫助，因?yàn)榇蟛糠值奈廴久嬉驯诲a埋住，助焊劑不能作清潔(pre-cleaning)的工作,所以無法達(dá)到潤焊的功能。以下的建議可以幫忙解決。把焊錫從焊接面剝離(Strip Off),在重新焊接前更要清潔表面的氧化膜。* 用化學(xué)溶劑剝離時(shí)，不可傷害到裸銅板或PCB的其他材質(zhì)才可。* 也可用高溫氣刀熔錫(即PCB浸在熔融錫拿出后以強(qiáng)力氣刀把氣吹平)，再用活性強(qiáng)的助焊劑來進(jìn)行焊接。* 當(dāng)此問題發(fā)生在零件腳時(shí)，多次浸錫或過錫則可改善。D)錫 球 (Solder Ball) 錫球和焊錫短路(solder webbing)形成的地點(diǎn)不同,錫球大多數(shù)發(fā)生在PCB的零件面(co

30、mponent side) (圖4-1),而焊錫微短路則發(fā)生在焊錫面(solder side),因?yàn)殄a本身內(nèi)聚力之因素，使這些錫顆粒之外觀呈現(xiàn)球狀。它們通常隨著助焊劑固化的過程附著在PCB表面，有時(shí)也會(huì)埋藏在PCB塑膠表面如防焊油墨，因?yàn)檫@些油墨過錫時(shí)會(huì)有一段軟化過程，也容易沾錫球。把錫球推擠出PCB表面的反映機(jī)構(gòu)與吹氣孔(blow holes)的形成非常類似，只是兩者氣體形成的時(shí)間不一樣。以錫球的個(gè)案而言，焊孔內(nèi)大量的氣體快速形成而急于揮發(fā)，此時(shí)焊孔頂端的熔錫還未凝固，所以錫球較容易從頂端衡出,而不易從底端形成吹氣孔(blow holes)或錫洞(empities)。相反的以吹氣孔而言，孔內(nèi)

31、氣體產(chǎn)生較慢且較少，當(dāng)要往上揮發(fā)時(shí)，焊孔頂端的錫已凝固，所以只能從底部未干的熔錫溢出，而開成錫洞。圖3-2 （圖3-1）圖4-11. 錫球發(fā)生之原因:很多助焊劑的配方中，多少都會(huì)滲入少量的水，但這微量的水還不致引起錫球，當(dāng)錫球突然發(fā)生時(shí)，可能是以下原因所造成的：* PCB預(yù)熱不夠，導(dǎo)致表面的助焊劑未干。l 助焊劑的配方中含水量過高。* 不良的貫穿孔（PTH）。l 工廠環(huán)境溫度過高。2.溫氣及水氣的來源:* 滿裝的助焊劑桶（2001或201）,曝露在雨中時(shí)，所以有遮避的倉庫及隨時(shí)檢查助焊劑桶的開口是否緊閉，對助焊劑的儲(chǔ)存是很重要的。* 在發(fā)泡過程,空氣壓縮機(jī)會(huì)夾帶大量的水氣及油污進(jìn)入發(fā)泡槽內(nèi)，所

32、以加裝水過濾器（trap orfilter）,隨時(shí)保養(yǎng)檢查是必要的工作。* 制造流程中要注意是否有溫的零件或工具參與其中，要偏量避免。*使用氣刀（air knife）作業(yè)，除了幫忙預(yù)熱之不足外，更可預(yù)防夾具（finger）夾帶水分回來，而污染發(fā)泡槽。錫球發(fā)生時(shí)，修補(bǔ)的程序和焊錫微短路（webbing）相同，只是零件面有很多零件阻擋，更難以刷子的方式去除。檢查時(shí)更需要小心零件下面的錫球，因?yàn)樗鼈兂ｋ[藏起來不易發(fā)現(xiàn)。錫球是焊錫過程中任何時(shí)間都可能發(fā)生的缺點(diǎn),造成們賴度嚴(yán)重的傷害。為了避免它,預(yù)防是唯一可靠的方法。E)冷 焊冷焊的定義是焊點(diǎn)表面不平滑，如破碎玻璃的表面一般。冷焊是焊點(diǎn)凝固過程中,零件

33、與PCB相互的移動(dòng)所形成（圖5-1）,這種相互移動(dòng)的動(dòng)作，影響錫鉛合金該有的結(jié)晶過程，降低了整個(gè)合金的強(qiáng)度。當(dāng)冷焊嚴(yán)重時(shí)，焊點(diǎn)表面甚至?xí)屑?xì)微裂縫或斷裂的情況發(fā)生。造成冷焊的原因:圖5-2會(huì)造成冷焊的原因，有下列幾種來源：*輸送軌道的皮帶振動(dòng)不平衡。*機(jī)械軸承或馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡。*抽風(fēng)設(shè)備或電扇太強(qiáng)。*PCB已經(jīng)流過輸送軌道出口，錫還未干。*助焊劑潤焊不夠或被焊人員的作業(yè)疏失。PCB過錫后，保持輸送軌道的平穩(wěn)，讓錫鉛合金固化的過程中，得到完美的結(jié)晶，即能解決冷焊的因擾。當(dāng)冷焊發(fā)生時(shí)可用補(bǔ)焊的方式整修，若冷焊嚴(yán)重時(shí)，則可考慮重新過一次錫。有關(guān)于零件的振動(dòng)而影響焊點(diǎn)的固化,使焊點(diǎn)表面不平整或外形不完

34、全的情況，廠內(nèi)的品管單位，必須建立一套焊點(diǎn)外觀標(biāo)準(zhǔn)，讓參與焊錫作業(yè)的人員，有判斷的依據(jù)。F)吃錫不良焊孔錫不足、貫穿孔壁潤焊不良焊點(diǎn)不完整,在電子界流傳使用的名稱很多,如吹氣孔(blowholes)、針孔(pinholes)、錫落(drop-outs)或空洞（empties）。圖6-1在往后的課程中（第二篇），我們將分別的討論這些缺點(diǎn),并依其不同的特性來整合我們的術(shù)語。所以焊點(diǎn)不完整可以分為 焊孔錫不足或貫穿孔壁潤焊不良二類來加以定義。1.焊孔錫不足 (Unfilled Holes)在單層板、雙層板、多層板、焊點(diǎn)四周360度都沒有被錫包覆(圖6-1).2.貫穿孔潤焊不良 (Poor Solde

35、r Rise)錫沒有完全潤焊到孔壁頂端。此情形只發(fā)生在變重或多重板(PTH)(圖6-2).當(dāng)新的PCB設(shè)計(jì)完成,第一次過錫時(shí)，此問題的追蹤將更加復(fù)雜。若是設(shè)計(jì)完善,生產(chǎn)已經(jīng)很穩(wěn)定的PCB及焊錫流程,突然發(fā)現(xiàn)這些問題,可循以下的項(xiàng)目，逐一檢查、改善。但討論以下的項(xiàng)目以前，必須先完成機(jī)器及材料的檢查,例如:溫度、速度、助焊劑、鉛錫合金等，確定問題不是來自機(jī)器及材料時(shí)，則可循下列項(xiàng)目再做檢查。圖6-2A.焊孔錫不足,發(fā)生原因可歸類如下:B 貫穿孔壁潤焊不良：*零件及PCB本身的焊錫性不良。*零件及PCB本身的焊錫性不良:*貫穿孔里面不干凈。*貫穿孔壁有貫穿孔內(nèi)或沾到銅墊表面(單層板)*防焊油墨流入貫

36、穿孔內(nèi)或沾到銅墊表面(單層板)*零件孔受到污染。*零件孔及零件腳的比率不正確。*防焊油墨流入貫穿孔內(nèi)。*錫波不穩(wěn)定或輸送帶振動(dòng)。*助焊劑因過度受熱而沒有活性。當(dāng)以上這些問題發(fā)生在某些特定的零件或PCB時(shí)可以查看并比較其他批次的零件或PCB，找出其差異性，或注意其上游廠商的制造流程是否有更動(dòng)。當(dāng)問題重復(fù)發(fā)生在某些特定的零件時(shí),可能是當(dāng)初的設(shè)計(jì)沒有考慮熱平衡問題。即PCB焊點(diǎn)的溫度分布不均衡所導(dǎo)致。從這觀點(diǎn)中可以了解多層板（multilayer boards）更須要特別的預(yù)熱處理，熱量尤其要傳達(dá)到貫穿頂端，因?yàn)槿粲泻更c(diǎn)不完整的情況時(shí)，以多屋板而言，必將不能被接受。至于貫穿孔的錫位高度，各廠視產(chǎn)品的

37、要求，應(yīng)該要有自己的標(biāo)準(zhǔn)。以雙層板而言,IPC規(guī)定貫穿孔頂點(diǎn)的錫位高度可以允許25%的下落（以PCB的厚度為標(biāo)準(zhǔn)），但雖然下落25%，其貫穿孔壁四周必須完全潤焊才算通過。若以多層板而言，很多廠商則規(guī)定，貫穿孔必須完全補(bǔ)滿才可。G)吃錫過剩-包錫包錫的定義是焊點(diǎn)的四周被過多的錫包覆而不能斷定其是否為標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)（圖7-1）。過多的錫隱藏了焊點(diǎn)和PCB間潤焊（wetting）的曲度，它也可能覆蓋零件腳該露出之部份，使肉眼看不到。而且包錫并不能加強(qiáng)焊接物的堅(jiān)牢度或?qū)щ姸?，只是浪費(fèi)罷了。每間電子公司必須有一套適合自己產(chǎn)品或焊錫流程的作業(yè)指南，其中必須規(guī)定每一顆焊點(diǎn)最大的吃錫量?？傊更c(diǎn)的表面、頂端及底部必

38、須潤焊良好，成弧度標(biāo)準(zhǔn)的形狀（焊錫帶）。造成包錫的原因:*過錫的深度不正確。*預(yù)熱或錫溫不足。*助焊劑活性與比重的選擇不當(dāng)。*PCB及零件焊錫性不良。*不適合的油脂物夾混在焊錫流程。圖7-1圖8-1當(dāng)發(fā)現(xiàn)包錫時(shí)，必須把它排除,最有效率的方法是再過一次錫,但必須讓PCB靜置4-6小時(shí),讓PCB的樹脂結(jié)構(gòu)能恢復(fù)強(qiáng)度。若太快過兩次錫，則會(huì)造成熱破壞（heat dam-age）.包錫的發(fā)生會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的信賴度。它會(huì)掩蓋錫的缺點(diǎn)，不論在機(jī)械強(qiáng)度、電器特性或標(biāo)準(zhǔn)外觀，都會(huì)造成令人頭疼的問題。所以沒有任何標(biāo)準(zhǔn)能允許嚴(yán)重的包錫發(fā)生。H)冰 柱冰柱這名詞，可以非常貼切的形容焊點(diǎn)形狀(圖8-1)，其發(fā)生的原因是

39、當(dāng)熔融錫接觸被焊物時(shí)，因溫度大量流失而急速冷卻，來不及速成潤焊（wetting）的任務(wù)，而拉成尖銳如冰柱之形狀。它們常發(fā)生在錫波焊接(wave solder)、浸錫焊接(dip solder)及手焊接（touch up）的流程。發(fā)生點(diǎn)包括焊點(diǎn)、焊接面、零件腳，甚至也發(fā)生在浸錫的設(shè)備或工具。因?yàn)椴煌暮附恿鞒?，其造成的原因可歸類如下：1.手 焊當(dāng)用烙鐵手焊時(shí),焊點(diǎn)及烙鐵尖端有小旗狀的發(fā)生,這情況是因?yàn)闇囟葌鲗?dǎo)不均,造成錫的急冷卻所致，也就是烙鐵的熱量不夠。解決的方法并不是一味的加高烙鐵的溫度應(yīng)該采用相同溫度，但熱供應(yīng)更大的烙鐵,即熱含量較高，溫度穩(wěn)定的烙鐵，或改用接觸面較大的烙鐵頭。烙鐵尖端保持干凈，適當(dāng)?shù)暮笚l，正確的手焊技術(shù)，也有助于解決冰柱的問題。2. 錫波焊及浸錫焊接以自動(dòng)錫爐焊所造成的冰柱，其原因相當(dāng)復(fù)雜，除了溫度傳導(dǎo)問題外，其他如焊錫性、設(shè)計(jì)及機(jī)器設(shè)備也會(huì)影響，以下讓我們逐一討論