波峰焊過程產生故障的主要原因及預防對策

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波峰焊過程產生故障的主要愿意及預防對策 1.焊料不足——焊點干癟、焊點不完整有空洞（吹氣孔、針孔）、插裝孔以及導通孔中焊料不飽滿或焊料沒有爬到元件面的焊盤上。 焊點不完整 元件面上錫不好 插裝孔中 焊料不飽滿 導通孔中 焊料不飽滿 2.焊料過多——元件焊端和引腳周圍被過多的焊料包圍，或焊點 中間裹有氣泡，不能形成標準的彎月面焊點。潤濕角θ＞90。 3.焊點拉尖——或稱冰柱。焊點頂部拉尖呈冰柱狀，小旗狀。 4. 焊點橋接或短路——橋接又稱連橋。元件端頭之間、元器件相鄰的焊點之間以及焊點與鄰近的導線、過孔等電氣上不該連接的部位被焊錫連接在一起 5. 潤濕不良、漏焊、虛焊——元器件焊端、引腳或印制板焊盤不沾錫或局部不沾錫。 6. 焊料球——又稱焊料球、焊錫珠。是指散布在焊點附近的微小珠狀焊料 7. 氣孔——分布在焊點表面或內部的氣孔、針孔?；蚍Q空洞。 8. 冷焊——又稱焊錫紊亂。焊點表面呈現(xiàn)焊錫紊亂痕跡 9. 錫絲——元件焊端之間、引腳之間、焊端或引腳與通孔之間的微細錫絲 10 其他 ? 還有一些常見的問題，例如板面臟，主要由于焊劑固體含量高、涂覆量過多、預熱溫度過高或過低，或由于傳送帶爪太臟、焊料鍋中氧化物及錫渣過多等原因造成的； ? 又例如PCB變形，一般發(fā)生在大尺寸PCB，主要由于大尺寸PCB重量大或由于元器件布置不均勻造成重量不平衡，這需要PCB設計時盡量使元件分布均勻，在大尺寸PCB中間設計支撐帶（可設計2~3mm寬的非布線區(qū)）； ? 又例如焊接貼裝元器件時經常發(fā)生掉片（丟片）現(xiàn)象，其主要原因是貼片膠質量差，或由于貼片膠固化溫度不正確，固化溫度過低或過高都會降低粘接強度，波峰焊時由于經不起高溫沖擊和波峰剪切力的作用，使貼裝元器件掉在焊料鍋中。 ?還有一些肉眼看不見的缺陷，例如焊點晶粒大小、焊點內部應力、焊點內部裂紋、焊點發(fā)脆、焊點強度差等，這些要通過X光，焊點疲勞試驗等手段才能檢測到。 ? 這些缺陷主要與焊接材料、印制板焊盤附著力、元器件焊端或引腳的可焊性以及溫度曲線等因素有關。 ? 例如焊接材料中雜質過多、Sn/Pb比例失調,造成焊點焊點發(fā)脆。 ? 焊接溫度過低、焊接時間過短，由于不能一定厚度的金屬間化合物而會造成焊點與被焊接面的機械結合強度差；但焊接溫度過高或焊接時間過長，又會使金屬間化合物厚度過厚、結構疏松，也會影響焊點與被焊接面的機械結合強度。冷卻速度過慢，會形成大結晶顆粒，造成焊點抗疲勞性差，但冷卻速度過快，又容易產生元件體和焊點裂紋； 焊接過程是焊接金屬表面、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復雜過程，波峰焊的焊接質量與印制板、元器件、焊料、焊劑、焊接溫度和時間等工藝參數以及設備條件等諸多因素有關。在生產過程中要根據本單位的設備以及產品的具體情況通過選擇適當的焊料和焊劑，調整工藝參數，不斷總結經驗，還要加強設備的日常維護，使設備始終處于良好狀態(tài)，力求焊接不良率降到最低限度。 ?影響波峰焊質量的因素 ? a 設備——助焊劑噴涂系統(tǒng)的可控制性；預熱和焊接溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性；波峰高度的穩(wěn)定性及可調整性；傳輸系統(tǒng)的平穩(wěn)性；以及是否配置了擾流（震動）波、熱風刀、氮氣保護等功能。 ? b 材料——焊料、焊劑、防氧化劑的質量以及正確的管理和使用。 ? c 印制板——PCB焊盤、金屬化孔與阻焊膜的質量、PCB的平整度。 ? d 元器件——焊端與引腳是否污染（包括貼片膠污染）或氧化。 ? e PCB設計——PCB焊盤設計與排布方向（盡量避免陰影效應），以及插裝孔的孔徑和焊盤設計是否合理。 ? f 工藝——助焊劑比重和噴涂量、預熱和焊接溫度、傳輸帶傾斜角度和傳輸速度、波峰高度等參數的正確設置、以及工藝參數的綜合調整。 ? 在生產過程中可以通過選擇適當的焊料和焊劑，調整工藝參數，加強設備的日常維護等措施，使焊接不良率降到最低限度。 隨傳送帶運行印制板進入預熱區(qū)（預熱溫度在90—130℃），預熱的作用：①助焊劑中的溶劑被揮發(fā)掉，這樣可以減少焊接時產生氣體；②助焊劑中松香和活性劑開始分解和活性化，可以去除印制板焊盤、元器件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物，同時起到保護金屬表面防止發(fā)生再氧化的作用③使印制板和元器件充分預熱，避免焊接時急劇升溫產生熱應力損壞印制板和元器件。 當PCB進入波峰面前端A處至尾端B處時， PCB焊盤與引腳全部浸在焊料中，被焊料潤濕，開始發(fā)生化學擴散反應,此時焊料是連成一片（橋連）的。當PCB離開波峰尾端的瞬間，由于焊盤和引腳表面與焊料之間金屬間化合物的結合力，使少量焊料沾附在焊盤和引腳上，此時焊料與焊盤之間的潤濕力大于兩焊盤之間焊料的內聚力，使各焊盤之間的焊料分開，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。相反，如果焊盤和引腳可焊性差或溫度低，就會出現(xiàn)焊料與焊盤之間的潤濕力小于兩焊盤之間焊料的內聚力，造成橋接、漏焊或虛焊 波峰焊工藝對元器件和印制板的基本要求 a 應選擇三層端頭結構的表面貼裝元器件，元器件體和焊端能經受兩次以上260℃波峰焊的溫度沖擊，焊接后元器件體不損壞或變形，片式元件端頭無脫帽現(xiàn)象； b 如采用短插一次焊工藝，焊接面元件引腳露出印制板表面0.8—3mm； c 基板應能經受260℃/50s的耐熱性，銅箔抗剝強度好，阻焊膜在高溫下仍有足夠的粘附力，焊接后阻焊膜不起皺； d 印制電路板翹曲度小于0.8—1.0%； e 對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進行設計，元器件布局和排布方向應遵循較小的元件在前和盡量避免互相遮擋的原則； 目前一般采用Sn63/Pb37棒狀共晶焊料，熔點183℃。使用過程中Sn和Pb的含量分別保持在1%以內；焊料的主要雜質的最大含量控制在以下范圍內：Cu＜0.08%,Al＜0.005%,Fe＜0.02%,Bi＜0.1%,Zn＜0.002%,Sb＜0.01%,As＜0.03%,根據設備的使用情況定期（三個月至半年）檢測焊料的主要雜質以及Sn和Pb的含量，不符合要求時更換焊錫或采取措施，例如當Sn含量少于標準時，可摻加一些純Sn。 a 助焊劑的作用： 助焊劑中的松香樹脂和活性劑在一定溫度下產生活性化反應，能去除焊接金屬表面氧化膜，同時松香樹脂又能保護金屬表面在高溫下不再氧化； 助焊劑能降低熔融焊料的表面張力，有利于焊料的潤濕和擴散。 b 助焊劑的特性要求： 熔點比焊料低，擴展率＞85%； 黏度和比重比熔融焊料小，容易被置換，不產生毒氣。助焊劑的比重可以用溶劑來稀釋，一般控制在0.82—0.84； 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，不產生腐蝕作用，絕緣性能好,絕緣電阻＞11011Ω； 水清洗、半水清洗和溶劑清洗型助焊劑要求焊后易清洗；常溫下儲存穩(wěn)定。 c 助焊劑的選擇： 按照清洗要求助焊劑分為免清洗、水清洗、半水清洗和溶劑清洗四種類型，按照松香的活性分類可分為R（非活性）、RMA（中等活性）、RA（全活性）三種類型，要根據產品對清潔度和電性能的具體要求進行選擇。 一般情況下軍用及生命保障類如衛(wèi)星、飛機儀表、潛艇通信、保障生命的醫(yī)療裝置、微弱信號測試儀器等電子產品必須采用清洗型的助焊劑；其他如通信類、工業(yè)設備類、辦公設備類、計算機等類型的電子產品可采用免清洗或清洗型的助焊劑；一般家用電器類電子產品均可采用免清洗型助焊劑或采用RMA（中等活性）松香型助焊劑可不清洗。 防氧化劑是為減少焊接時焊料在高溫下氧化而加入的輔料，起節(jié)約焊料和提高焊接質量作用，目前主要采用油類與還原劑組成的防氧化劑。要求防氧化劑還原能力強、焊接溫度下不碳化。 錫渣減除劑能使熔融的焊錫與錫渣分離，起到節(jié)省焊料的作用。 ?設置焊接參數 ?a 發(fā)泡風量或助焊劑噴射壓力：根據助焊劑接觸PCB底面的情況確定。 ?b 預熱溫度：根據波峰焊機預熱區(qū)的實際情況設定 （90~130） ?c 傳送帶速度：根據不同的波峰焊機和待焊接PCB的情況設定（0.8~1.92m/min） ?d 焊錫溫度：（必須是打上來的實際波峰溫度為2505℃時的表頭顯示溫度） ?e 測波峰高度：調到超過PCB底面，在PCB厚度的2/3處 ?預熱的作用： ?a 將焊劑中的溶劑揮發(fā)掉，這樣可以減少焊接時產生氣體 ?b 焊劑中松香和活性劑開始分解和活性化，可以去除印制板焊盤、元器件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物，同時起到保護金屬表面防止發(fā)生再氧化的作用 ?c 使印制板和元器件充分預熱，避免焊接時急劇升溫產生熱應力損壞印制板和元器件。 印制板預熱溫度和時間要根據印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少、以及貼裝元器件的多少來確定。預熱溫度在90~130℃（PCB表面溫度），多層板以及有較多貼裝元器件時預熱溫度取上限，不同PCB類型和組裝形式的預熱溫度參考表8-1。參考時一定要結合組裝板的具體情況，做工藝試驗或試焊后進行設置。有條件時可測實時溫度曲線。預熱時間由傳送帶速度來控制。如預熱溫度偏低或和預熱時間過短，焊劑中的溶劑揮發(fā)不充分，焊接時產生氣體引起氣孔、錫球等焊接缺陷；如預熱溫度偏高或預熱時間過長，焊劑被提前分解，使焊劑失去活性，同樣會引起毛刺、橋接等焊接缺陷。因此要恰當控制預熱溫度和時間，最佳的預熱溫度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊劑帶有粘性。 焊接過程是焊接金屬表面、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復雜過程，必須控制好焊接溫度和時間，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濕和擴散，容易產生拉尖和橋連、焊點表面粗糙等缺陷；如焊接溫度過高，容易損壞元器件，還會產生焊點氧化速度加快、焊點發(fā)烏、焊點不飽滿等問題。 ?d根據印制板的大小、厚度、印制板上搭載元器件的大小和多少來確定波峰焊溫度，波峰溫度一般為2505℃（必須測打上來的實際波峰溫度）。由于熱量是溫度和時間的函數，在一定溫度下焊點和元件受熱的熱量隨時間的增加而增加，波峰焊的焊接時間通過調整傳送帶的速度來控制，傳送帶的速度要根據不同型號波峰焊機的長度、波峰的寬度來調整，以每個焊點接觸波峰的時間來表示焊接時間，一般焊接時間為3-4s。 ?工藝參數的綜合調整對提高波峰焊質量是非常重要的。 ? 焊接溫度和時間是形成良好焊點的首要條件。焊接溫度和時間與預熱溫度、焊料波的溫度、傾斜角度、傳輸速度都有關系。綜合調整工藝參數時首先要保證焊接溫度和時間。雙波峰焊的第一個波峰一般在235~240℃/1s左右，第二個波峰一般在240~260℃/3s左右。兩個波峰的總時間控制在10s以內。 ? 焊接時間= 焊點與波峰的接觸長度/傳輸速度 ? 焊點與波峰的接觸長度可以用一塊帶有刻度的耐高溫玻璃測試板走一次波峰進行測量。 ? 傳輸速度是影響產量的因素。在保證焊接質量的前提下，通過合理的綜合調整各工藝參數，可以實現(xiàn)盡可能的提高產量的目的