波峰焊接缺陷分析

1、波峰焊概述(i sh)共二十二頁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)過某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現(xiàn)焊點焊接的過程。葉泵 移動方向 焊料共二十二頁SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊機1波峰焊機的工位組成(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長度方向上幾乎都保持靜態(tài)在波峰焊接過程中PCB

2、接觸到錫波的前沿表面氧化皮破裂PCB前面的錫波無皸褶地被推向前進這說明整個氧化皮與PCB以同樣的速度移動 共二十二頁SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊機3焊點(hn din)成型沿深板焊料AB1B2vvPCB離開焊料波時分離點位與B1和B2之間的某個地方(dfng)分離后形成焊點當(dāng)PCB進入波峰面前端（A）時基板與引腳被加熱并在未離開波峰面（B）之前整個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濕力的作用粘附在焊盤上并由于表面張力的原因會出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)此時焊料與焊盤之間的潤濕力大于兩焊盤之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會形成飽滿圓

3、整的焊點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SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊機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)聚力以利于兩焊點之間的焊料分開 波峰焊機中常見的預(yù)熱方法 波峰焊機中常見的預(yù)熱方式有如下幾種 1空氣對流加熱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、達到潤濕與焊料脫離焊料開始凝固凝固結(jié)束預(yù)熱時間潤濕時間停留/焊接時間冷卻時間工藝時間共二十二頁SMA Introduce波峰焊（Wave Solder)波峰焊工藝曲線(qxin)解析 1潤濕時間 指焊點與焊料相接觸后潤濕開始的時間2停留時間 PCB上某一個焊點從接觸波峰面到離開波峰面的時間 停留(tngli)/焊接時間的計算方式是 停留/焊接時間=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（183C ）50C 60C大多數(shù)情況 是指焊錫爐的溫度實際運行時所焊接的PCB 焊點溫度要低于爐溫這是因為PCB

5、吸熱的結(jié) 果 共二十二頁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)值通常控制在PCB板厚度 的1/22/3,過大會導(dǎo)致熔融的焊料流到PCB的表面形成“橋連” 2傳送傾角 波峰焊機在安裝時除了使機器水平外還應(yīng)調(diào)節(jié)傳送裝置的傾角通過 傾角的調(diào)節(jié)可以調(diào)控PCB與波峰面的焊接時間適當(dāng)?shù)膬A角會有助于 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的下方放置一個窄長的帶開口 的“腔體”窄長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、峰焊接過程中焊料的雜質(zhì)主要是來源于PCB上焊盤的銅浸析過量的銅 會導(dǎo)致焊接缺陷增多5助焊劑6工藝參數(shù)的協(xié)調(diào) 波峰焊機的工藝參數(shù)帶速預(yù)熱時間焊接時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,在焊點上只有部分沾錫.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,此類污染物通常可用溶劑清洗,此類油污有時是在印刷防焊劑時沾上的.1-2.SILICON OIL 通常用于脫模及潤滑之用,通常會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)它做抗氧化油常會發(fā)生問題,因它會蒸發(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題發(fā)生氧化,而助焊劑無法去除時會造成沾錫不良,過二次錫或可解決此問題.1-4.沾助焊劑方式不正確,造成原因為發(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.吃錫時間不足或錫溫不足會造成沾錫不良,因為熔錫需要足夠的溫度及時間WETTING,通常焊錫溫度應(yīng)高于熔點溫度50至80之間,沾錫總時間約3秒.調(diào)整錫膏粘度。問題及原因 對 策共二十二頁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露出銅箔面,只有薄薄的一層錫無法形成飽滿的焊點. 問題及原因 對 策 3.冷焊或焊點不亮 COLD SOLDER OR DISTURRED SOLDER JOINTS: 焊點看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊錫正要冷卻形成焊點時振動而造成,注意錫爐輸送是否有異常振動. 4.焊點破裂 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)計上去改善. 共二十二頁SMA I

9、ntroduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 5.焊點(hn din)錫量太大 EXCES SOLDER: 通常在評定一個焊點,希望能又大又圓又胖的焊點,但事實上過大的焊點對導(dǎo)電性及抗拉強度未必有所幫助.5-1.錫爐輸送角度不正確會造成焊點過大,傾斜角度由1到7度依基板設(shè)計方式?#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,加長焊錫時間,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. 問題及原因 對 策共二十二頁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上發(fā)現(xiàn)有冰尖般的錫.6-1.基板的可焊性差,此一問題通常伴隨著沾錫不良,此問題應(yīng)由基板可焊性去探討,可試由提升助焊劑比重來改善.6-2.基板上金道(PAD)面積過大,可用綠(防焊)漆線將金道分隔來改善,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間太短,可用提高錫槽溫度加長焊錫時間,使多余的錫

11、再回流到錫槽來改善.6-4.出波峰后之冷卻風(fēng)流角度不對,不可朝錫槽方向吹,會造成錫點急速,多余焊錫無法受重力與內(nèi)聚力拉回錫槽.6-5.手焊時產(chǎn)生錫尖,通常為烙鐵溫度太低,致焊錫溫度不足無法立即因內(nèi)聚力回縮形成焊點,改用較大瓦特數(shù)烙鐵,加長烙鐵在被焊對象的預(yù)熱時間. 問題及原因 對 策共二十二頁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.基板制作時殘留有某些與助焊劑不能兼容的物質(zhì),在過熱之,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),氯化烯類等溶劑來清

12、洗,若清洗后還是無法改善,則有基板層材CURING不正確的可能,本項事故應(yīng)及時回饋基板供貨商.7-2.不正確的基板CURING會造成此一現(xiàn)象,可在插件前先行烘烤120二小時,本項事故應(yīng)及時回饋基板供貨商.7-3.錫渣被PUMP打入錫槽內(nèi)再噴流出來而造成基板面沾上錫渣,此一問題較為單純良好的錫爐維護,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)時錫面離錫槽邊緣10mm高度) 問題及原因 對 策共二十二頁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)不會影響表面電阻質(zhì),但客戶不接受.8-1.助焊劑通常是此問題主要原因,有時改用另一種助焊劑即可改善,松香類助焊劑常在清洗時產(chǎn)生白班,此時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.基板制作過程中殘留雜質(zhì),在長期儲存下亦會產(chǎn)生白斑,可用助焊劑或溶劑清洗即可.8-3.不正確的CURING亦會造成白班,通常是某一批量單獨產(chǎn)生,應(yīng)及時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發(fā)生,應(yīng)請供貨商協(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、,尤其是在鍍鎳過程中的溶液常會造成此問題,建議儲存時間越短越好.8-6.助焊劑使用過久老化,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,浸泡式助焊劑每兩周更新,噴霧式每月更新即可).8-7.使用松香型助焊劑,過完焊錫爐候停放時間太九才清洗,導(dǎo)致引起白班,盡量縮短焊錫與清洗的時間即可改善.8-8.清洗基板的溶劑水分含量過高,降低清洗能力并產(chǎn)生白班.應(yīng)更新溶劑.問題及原因 對 策共二十二頁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)生在焊點的底部或頂端,此問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上造成黑色腐蝕顏色,且無法清洗,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. 問題及原因 對 策共二十二頁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,因為很

16、難分辨到底是綠銹或是其它化學(xué)產(chǎn)品,但通常來說發(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)會越來越大,應(yīng)非常注意,通?？捎们逑磥砀纳?10-1.腐蝕的問題通常發(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試,以確?；迩鍧嵍鹊钠焚|(zhì). 問題及原因 對 策共二十二頁SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 11.白色(bis)腐蝕物 第八項談的是白色殘留物是指基板上白色殘留物,而本項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,主要是因為氯離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,因松香不溶于水會將含氯活性劑包著不致腐蝕,但如使用不當(dāng)溶劑,只能清洗松香無法去除含氯離子,如此一來反而加速腐蝕. 問題及原因 對 策共二十二頁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,針孔是在焊點上發(fā)現(xiàn)一小孔,氣孔則是焊點上較大孔可看到內(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,而形成此問題.12-1.有機污染物:基板與零件腳都可能產(chǎn)生氣體而造成針孔或氣孔,其污染源可能來自自動植件機或儲存狀況不佳造成,此問題較為簡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,焊錫過程中受到高熱蒸發(fā)出來而造成,解決方法是放在烤箱中120烤二小時.12-3.電鍍?nèi)芤褐械墓饬羷?使用大量光亮劑電鍍時,光亮劑常與金同時沉積,遇到高溫則揮發(fā)而造成,特別是鍍金時,改用含光亮劑較少的電鍍液,當(dāng)然這要回饋到供貨商. 問題及原因 對 策共二十二頁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)焊錫過后一段時間,(約半載至一年)焊點顏色轉(zhuǎn)暗.(2)經(jīng)制造出來的成品焊點即是灰暗的.14-1.焊錫內(nèi)雜質(zhì):必須每三個月定

20、期檢驗焊錫內(nèi)的金屬成分.14-2.助焊劑在熱的表面上亦會產(chǎn)生某種程度的灰暗色,如RA及有機酸類助焊劑留在焊點上過久也會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.某些無機酸類的助焊劑會造成 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)焊點亦較灰暗. 問題及原因 對 策 14.焊點灰暗 氧化防止油被打入錫槽內(nèi)經(jīng)噴流涌出而機污染基板,此問題應(yīng)為錫槽焊錫液面過低,錫槽內(nèi)追加焊錫即可改善. 共二十二頁SMA Introduce波峰焊接缺陷(quxin)分析: 波峰焊（Wave Solder) 15.焊點(hn din)表面粗糙: 問題及原因 對 策 16.黃色焊點 焊點表面呈砂狀突出表面,而焊點整體形狀不改變.15-1.金屬雜