波峰焊接缺陷分析

1、波峰焊概述(i sh)共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)什么(shn me)是波峰焊 波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料借助(jizh)與泵的作用在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波插裝了元器件的PCB置與傳送鏈上經(jīng)過(guò)某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過(guò)焊料波峰而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)焊接的過(guò)程。葉泵 移動(dòng)方向 焊料共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊機(jī)1波峰焊機(jī)的工位組成(z chn)及其功能 裝板涂布焊劑(hnj) 預(yù)熱 焊接 熱風(fēng)刀 冷卻 卸板 2波峰面 波的表面均被一層氧化皮覆蓋它在沿焊料波的整個(gè)長(zhǎng)度方向上幾乎都保持靜態(tài)在波峰焊接過(guò)程中PCB

2、接觸到錫波的前沿表面氧化皮破裂PCB前面的錫波無(wú)皸褶地被推向前進(jìn)這說(shuō)明整個(gè)氧化皮與PCB以同樣的速度移動(dòng) 共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊機(jī)3焊點(diǎn)(hn din)成型沿深板焊料AB1B2vvPCB離開焊料波時(shí)分離點(diǎn)位與B1和B2之間的某個(gè)地方(dfng)分離后形成焊點(diǎn)當(dāng)PCB進(jìn)入波峰面前端（A）時(shí)基板與引腳被加熱并在未離開波峰面（B）之前整個(gè)PCB浸在焊料中即被焊料所橋聯(lián)但在離開波峰尾端的瞬間少量的焊料由于潤(rùn)濕力的作用粘附在焊盤上并由于表面張力的原因會(huì)出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)此時(shí)焊料與焊盤之間的潤(rùn)濕力大于兩焊盤之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會(huì)形成飽滿圓

3、整的焊點(diǎn)離開波峰尾部的多余焊料由于重力的原因回落到錫鍋中 共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊機(jī)4防止(fngzh)橋聯(lián)的發(fā)生 1使用可焊性好的元器件/PCB 2提高(t go)助焊剞的活性3提高PCB的預(yù)熱溫度增加焊盤的濕潤(rùn)性能 4提高焊料的溫度5去除有害雜質(zhì)減低焊料的內(nèi)聚力以利于兩焊點(diǎn)之間的焊料分開 波峰焊機(jī)中常見的預(yù)熱方法 波峰焊機(jī)中常見的預(yù)熱方式有如下幾種 1空氣對(duì)流加熱2紅外加熱器加熱3熱空氣和輻射相結(jié)合的方法加熱 共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊工藝曲線(qxin)解析 預(yù)熱開始與焊料(hnlio)接觸

4、達(dá)到潤(rùn)濕與焊料脫離焊料開始凝固凝固結(jié)束預(yù)熱時(shí)間潤(rùn)濕時(shí)間停留/焊接時(shí)間冷卻時(shí)間工藝時(shí)間共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊工藝曲線(qxin)解析 1潤(rùn)濕時(shí)間 指焊點(diǎn)與焊料相接觸后潤(rùn)濕開始的時(shí)間2停留時(shí)間 PCB上某一個(gè)焊點(diǎn)從接觸波峰面到離開波峰面的時(shí)間 停留(tngli)/焊接時(shí)間的計(jì)算方式是 停留/焊接時(shí)間=波峰寬/速度3預(yù)熱溫度 預(yù)熱溫度是指PCB與波峰面接觸前達(dá)到 的溫度(見右表）4焊接溫度 焊接溫度是非常重要的焊接參數(shù)通常高于 焊料熔點(diǎn)（183C ）50C 60C大多數(shù)情況 是指焊錫爐的溫度實(shí)際運(yùn)行時(shí)所焊接的PCB 焊點(diǎn)溫度要低于爐溫這是因?yàn)镻CB

5、吸熱的結(jié) 果 共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊工藝(gngy)參數(shù)調(diào)節(jié) 1波峰(bfng)高度 波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。其數(shù)值通?？刂圃赑CB板厚度 的1/22/3,過(guò)大會(huì)導(dǎo)致熔融的焊料流到PCB的表面形成“橋連” 2傳送傾角 波峰焊機(jī)在安裝時(shí)除了使機(jī)器水平外還應(yīng)調(diào)節(jié)傳送裝置的傾角通過(guò) 傾角的調(diào)節(jié)可以調(diào)控PCB與波峰面的焊接時(shí)間適當(dāng)?shù)膬A角會(huì)有助于 焊料液與PCB更快的剝離使之返回錫鍋內(nèi)3熱風(fēng)刀 所謂熱風(fēng)刀是SMA剛離開焊接波峰后在SMA的下方放置一個(gè)窄長(zhǎng)的帶開口 的“腔體”窄長(zhǎng)的腔體能吹出熱氣流尤如刀狀故稱“熱風(fēng)刀”4焊料純度的影響 波

6、峰焊接過(guò)程中焊料的雜質(zhì)主要是來(lái)源于PCB上焊盤的銅浸析過(guò)量的銅 會(huì)導(dǎo)致焊接缺陷增多5助焊劑6工藝參數(shù)的協(xié)調(diào) 波峰焊機(jī)的工藝參數(shù)帶速預(yù)熱時(shí)間焊接時(shí)間和傾角之間需要互相協(xié)調(diào) 反復(fù)調(diào)整。 共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 1.沾錫不良(bling) POOR WETTING: 這種情況是不可接受的缺點(diǎn),在焊點(diǎn)上只有部分沾錫.分析其原因及改善方式如下:1-1.外界的污染物如油,脂,臘等,此類污染物通?？捎萌軇┣逑?此類油污有時(shí)是在印刷防焊劑時(shí)沾上的.1-2.SILICON OIL 通常用于脫模及潤(rùn)滑之用,通常會(huì)在基板及零件腳上發(fā)現(xiàn),

7、而 SILICON OIL 不易清理,因之使用它要非常小心尤其是當(dāng)它做抗氧化油常會(huì)發(fā)生問(wèn)題,因它會(huì)蒸發(fā)沾在基板上而造成沾錫不良.1-3.常因貯存狀況不良或基板制程上的問(wèn)題發(fā)生氧化,而助焊劑無(wú)法去除時(shí)會(huì)造成沾錫不良,過(guò)二次錫或可解決此問(wèn)題.1-4.沾助焊劑方式不正確,造成原因?yàn)榘l(fā)泡氣壓不穩(wěn)定或不足,致使泡沫高度不穩(wěn)或不均勻而使基板部分沒有沾到助焊劑.1-5.吃錫時(shí)間不足或錫溫不足會(huì)造成沾錫不良,因?yàn)槿坼a需要足夠的溫度及時(shí)間WETTING,通常焊錫溫度應(yīng)高于熔點(diǎn)溫度50至80之間,沾錫總時(shí)間約3秒.調(diào)整錫膏粘度。問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析:

8、 波峰焊（Wave Solder) 2.局部(jb)沾錫不良 DE WETTING: 此一情形與沾錫不良相似,不同的是局部沾錫不良不會(huì)露出銅箔面,只有薄薄的一層錫無(wú)法形成飽滿的焊點(diǎn). 問(wèn)題及原因 對(duì) 策 3.冷焊或焊點(diǎn)不亮 COLD SOLDER OR DISTURRED SOLDER JOINTS: 焊點(diǎn)看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊錫正要冷卻形成焊點(diǎn)時(shí)振動(dòng)而造成,注意錫爐輸送是否有異常振動(dòng). 4.焊點(diǎn)破裂 CRACKS IN SOLDER FILLET: 此一情形通常是焊錫,基板,導(dǎo)通孔,及零件腳之間膨脹系數(shù),未配合而造成,應(yīng)在基板材質(zhì),零件材料及設(shè)計(jì)上去改善. 共二十二頁(yè)SMA I

9、ntroduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 5.焊點(diǎn)(hn din)錫量太大 EXCES SOLDER: 通常在評(píng)定一個(gè)焊點(diǎn),希望能又大又圓又胖的焊點(diǎn),但事實(shí)上過(guò)大的焊點(diǎn)對(duì)導(dǎo)電性及抗拉強(qiáng)度未必有所幫助.5-1.錫爐輸送角度不正確會(huì)造成焊點(diǎn)過(guò)大,傾斜角度由1到7度依基板設(shè)計(jì)方式?#123;整,一般角度約3.5度角,角度越大沾錫越薄角度越小沾錫越厚.5-2.提高錫槽溫度,加長(zhǎng)焊錫時(shí)間,使多余的錫再回流到錫槽.5-3.提高預(yù)熱溫度,可減少基板沾錫所需熱量,曾加助焊效果.5-4.改變助焊劑比重,略為降低助焊劑比重,通常比重越高吃錫越厚也越易短路,比重越低吃錫越薄

10、但越易造成錫橋,錫尖. 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 6.錫尖 (冰柱(bn zh) ICICLING: 此一問(wèn)題通常發(fā)生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件腳頂端或焊點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)有冰尖般的錫.6-1.基板的可焊性差,此一問(wèn)題通常伴隨著沾錫不良,此問(wèn)題應(yīng)由基板可焊性去探討,可試由提升助焊劑比重來(lái)改善.6-2.基板上金道(PAD)面積過(guò)大,可用綠(防焊)漆線將金道分隔來(lái)改善,原則上用綠(防焊)漆線在大金道面分隔成5mm乘10mm區(qū)塊.6-3.錫槽溫度不足沾錫時(shí)間太短,可用提高錫槽溫度加長(zhǎng)焊錫時(shí)間,使多余的錫

11、再回流到錫槽來(lái)改善.6-4.出波峰后之冷卻風(fēng)流角度不對(duì),不可朝錫槽方向吹,會(huì)造成錫點(diǎn)急速,多余焊錫無(wú)法受重力與內(nèi)聚力拉回錫槽.6-5.手焊時(shí)產(chǎn)生錫尖,通常為烙鐵溫度太低,致焊錫溫度不足無(wú)法立即因內(nèi)聚力回縮形成焊點(diǎn),改用較大瓦特?cái)?shù)烙鐵,加長(zhǎng)烙鐵在被焊對(duì)象的預(yù)熱時(shí)間. 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 7.防焊綠漆上留有殘錫 SOLDER WEBBING: 7-1.基板制作時(shí)殘留有某些與助焊劑不能兼容的物質(zhì),在過(guò)熱之,后餪化產(chǎn)生黏性黏著焊錫形成錫絲,可用丙酮(*已被蒙特婁公約禁用之化學(xué)溶劑),氯化烯類等溶劑來(lái)清

12、洗,若清洗后還是無(wú)法改善,則有基板層材CURING不正確的可能,本項(xiàng)事故應(yīng)及時(shí)回饋基板供貨商.7-2.不正確的基板CURING會(huì)造成此一現(xiàn)象,可在插件前先行烘烤120二小時(shí),本項(xiàng)事故應(yīng)及時(shí)回饋基板供貨商.7-3.錫渣被PUMP打入錫槽內(nèi)再噴流出來(lái)而造成基板面沾上錫渣,此一問(wèn)題較為單純良好的錫爐維護(hù),錫槽正確的錫面高度(一般正常狀況當(dāng)錫槽不噴流靜止(jngzh)時(shí)錫面離錫槽邊緣10mm高度) 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 8.白色(bis)殘留物 WHITE RESIDUE: 在焊接或溶劑清洗過(guò)后發(fā)現(xiàn)有白

13、色殘留物在基板上,通常是松香的殘留物,這類物質(zhì)不會(huì)影響表面電阻質(zhì),但客戶不接受.8-1.助焊劑通常是此問(wèn)題主要原因,有時(shí)改用另一種助焊劑即可改善,松香類助焊劑常在清洗時(shí)產(chǎn)生白班,此時(shí)最好的方式是尋求助焊劑供貨商的協(xié)助,產(chǎn)品是他們供應(yīng)他們較專業(yè).8-2.基板制作過(guò)程中殘留雜質(zhì),在長(zhǎng)期儲(chǔ)存下亦會(huì)產(chǎn)生白斑,可用助焊劑或溶劑清洗即可.8-3.不正確的CURING亦會(huì)造成白班,通常是某一批量單獨(dú)產(chǎn)生,應(yīng)及時(shí)回饋基板供貨商并使用助焊劑或溶劑清洗即可.8-4.廠內(nèi)使用之助焊劑與基板氧化保護(hù)層不兼容,均發(fā)生在新的基板供貨商,或更改助焊劑廠牌時(shí)發(fā)生,應(yīng)請(qǐng)供貨商協(xié)助.8-5.因基板制程中所使用之溶劑使基板材質(zhì)變化

14、,尤其是在鍍鎳過(guò)程中的溶液常會(huì)造成此問(wèn)題,建議儲(chǔ)存時(shí)間越短越好.8-6.助焊劑使用過(guò)久老化,暴露在空氣中吸收水氣劣化,建議更新助焊劑(通常發(fā)泡式助焊劑應(yīng)每周更新,浸泡式助焊劑每?jī)芍芨?噴霧式每月更新即可).8-7.使用松香型助焊劑,過(guò)完焊錫爐候停放時(shí)間太九才清洗,導(dǎo)致引起白班,盡量縮短焊錫與清洗的時(shí)間即可改善.8-8.清洗基板的溶劑水分含量過(guò)高,降低清洗能力并產(chǎn)生白班.應(yīng)更新溶劑.問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 9.深色殘余物及浸蝕(jn sh)痕跡 DARK RESIDUES AND ETCH MAR

15、KS: 通常黑色殘余物均發(fā)生在焊點(diǎn)的底部或頂端,此問(wèn)題通常是不正確的使用助焊劑或清洗造成.9-1.松香型助焊劑焊接后未立即清洗,留下黑褐色殘留物,盡量提前清洗即可.9-2.酸性助焊劑留在焊點(diǎn)上造成黑色腐蝕顏色,且無(wú)法清洗,此現(xiàn)象在手焊中常發(fā)現(xiàn),改用較弱之助焊劑并盡快清洗.9-3.有機(jī)類助焊劑在較高溫度下燒焦而產(chǎn)生黑班,確認(rèn)錫槽溫度,改用較可耐高溫的助焊劑即可. 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 10.綠色(l s)殘留物 GREEN ESIDUE: 綠色通常是腐蝕造成,特別是電子產(chǎn)品但是并非完全如此,因?yàn)楹?/p>

16、難分辨到底是綠銹或是其它化學(xué)產(chǎn)品,但通常來(lái)說(shuō)發(fā)現(xiàn)綠色物質(zhì)應(yīng)為警訊,必須立刻查明原因,尤其是此種綠色物質(zhì)會(huì)越來(lái)越大,應(yīng)非常注意,通?？捎们逑磥?lái)改善.10-1.腐蝕的問(wèn)題通常發(fā)生在裸銅面或含銅合金上,使用非松香性助焊劑,這種腐蝕物質(zhì)內(nèi)含銅離子因此呈綠色,當(dāng)發(fā)現(xiàn)此綠色腐蝕物,即可證明是在使用非松香助焊劑后未正確清洗.10-2.COPPER ABIETATES 是氧化銅與 ABIETIC ACID (松香主要成分)的化合物,此一物質(zhì)是綠色但絕不是腐蝕物且具有高絕緣性,不影影響品質(zhì)但客戶不會(huì)同意應(yīng)清洗.10-3.PRESULFATE 的殘余物或基板制作上類似殘余物,在焊錫后會(huì)產(chǎn)生綠色殘余物,應(yīng)要求基板制

17、作廠在基板制作清洗后再做清潔度測(cè)試,以確?；迩鍧嵍鹊钠焚|(zhì). 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 11.白色(bis)腐蝕物 第八項(xiàng)談的是白色殘留物是指基板上白色殘留物,而本項(xiàng)目談的是零件腳及金屬上的白色腐蝕物,尤其是含鉛成分較多的金屬上較易生成此類殘余物,主要是因?yàn)槁入x子易與鉛形成氯化鉛,再與二氧化碳形成碳酸鉛(白色腐蝕物).在使用松香類助焊劑時(shí),因松香不溶于水會(huì)將含氯活性劑包著不致腐蝕,但如使用不當(dāng)溶劑,只能清洗松香無(wú)法去除含氯離子,如此一來(lái)反而加速腐蝕. 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introd

18、uce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 12.針孔(zhn kn)及氣孔 PINHOLDS AND BLOWHOLES: 針孔與氣孔之區(qū)別,針孔是在焊點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)一小孔,氣孔則是焊點(diǎn)上較大孔可看到內(nèi)部,針孔內(nèi)部通常是空的,氣孔則是內(nèi)部空氣完全噴出而造成之大孔,其形成原因是焊錫在氣體尚未完全排除即已凝固,而形成此問(wèn)題.12-1.有機(jī)污染物:基板與零件腳都可能產(chǎn)生氣體而造成針孔或氣孔,其污染源可能來(lái)自自動(dòng)植件機(jī)或儲(chǔ)存狀況不佳造成,此問(wèn)題較為簡(jiǎn)單只要用溶劑清洗即可,但如發(fā)現(xiàn)污染物為SILICONOIL 因其不容易被溶劑清洗,故在制程中應(yīng)考慮其它代用品.12-2.基板有濕

19、氣:如使用較便宜的基板材質(zhì),或使用較粗糙的鉆孔方式,在貫孔處容易吸收濕氣,焊錫過(guò)程中受到高熱蒸發(fā)出來(lái)而造成,解決方法是放在烤箱中120烤二小時(shí).12-3.電鍍?nèi)芤褐械墓饬羷?使用大量光亮劑電鍍時(shí),光亮劑常與金同時(shí)沉積,遇到高溫則揮發(fā)而造成,特別是鍍金時(shí),改用含光亮劑較少的電鍍液,當(dāng)然這要回饋到供貨商. 問(wèn)題及原因 對(duì) 策共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 13.TRAPPED OIL: 此現(xiàn)象分為二種(1)焊錫過(guò)后一段時(shí)間,(約半載至一年)焊點(diǎn)顏色轉(zhuǎn)暗.(2)經(jīng)制造出來(lái)的成品焊點(diǎn)即是灰暗的.14-1.焊錫內(nèi)雜質(zhì):必須每三個(gè)月定

20、期檢驗(yàn)焊錫內(nèi)的金屬成分.14-2.助焊劑在熱的表面上亦會(huì)產(chǎn)生某種程度的灰暗色,如RA及有機(jī)酸類助焊劑留在焊點(diǎn)上過(guò)久也會(huì)造成輕微的腐蝕而呈灰暗色,在焊接(hnji)后立刻清洗應(yīng)可改善.某些無(wú)機(jī)酸類的助焊劑會(huì)造成 ZINC OXYCHLORIDE 可用 1% 的鹽酸清洗再水洗.14-3.在焊錫合金中,錫含量低者(如40/60焊錫)焊點(diǎn)亦較灰暗. 問(wèn)題及原因 對(duì) 策 14.焊點(diǎn)灰暗 氧化防止油被打入錫槽內(nèi)經(jīng)噴流涌出而機(jī)污染基板,此問(wèn)題應(yīng)為錫槽焊錫液面過(guò)低,錫槽內(nèi)追加焊錫即可改善. 共二十二頁(yè)SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 15.焊點(diǎn)(hn din)表面粗糙: 問(wèn)題及原因 對(duì) 策 16.黃色焊點(diǎn) 焊點(diǎn)表面呈砂狀突出表面,而焊點(diǎn)整體形狀不改變.15-1.金屬雜