波峰焊基礎知識

  波峰面 ：
   波的表面均被一層氧(yǎng)化皮覆蓋﹐它(tā)在(zài)沿焊(hàn)料波的整個長度方向上幾乎 都保持靜(jìng)态﹐在波峰(fēng)焊接過程中﹐PCB接觸到錫波的前沿(yán)表(biǎo)面﹐氧化皮破裂﹐PCB前(qián)面的錫波無皲褶地被推向前進﹐這說(shuō)明整個氧化皮與PCB以同樣的速度移動
   波(bō)峰焊機焊點成型：
   當PCB進入波峰面前端（A）時﹐基闆(pǎn)與引腳被加熱﹐并在未離開波峰面（B）之前﹐整個PCB浸在焊料(liào)中﹐即被焊(hàn)料所橋聯﹐但在離開(kāi)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(shàng)﹐并由于表面張力的原因﹐會出現以引線爲中心收縮至最小狀态﹐此時焊料與焊盤之間的(de)潤濕力大于兩(liǎng)焊盤之間的焊料的内聚(jù)力。因此會形成飽滿﹐圓整的焊點(diǎn)﹐離(lí)開波峰尾部的多(duō)餘(yú)焊料﹐由于重力的原因﹐回落到錫鍋中(zhōng) 。
  防止(zhǐ)橋聯的(de)發生
1﹐使用可焊性好的元器件/PCB
2﹐提高助焊剞的活性
3﹐提高(gāo)PCB的預熱溫度﹐增加焊盤的(de)濕潤性能(néng)
4﹐提高焊料的溫度
5﹐去除有害雜(zá)質﹐減低焊料的内聚力﹐以利于兩焊點之間的焊料分開 。
  波峰焊機中常見的(de)預熱方法(fǎ)
1﹐空氣(qì)對流加熱
2﹐紅外加(jiā)熱器加熱
3﹐熱空氣和輻射(shè)相結合的(de)方法加熱

  波峰焊工藝曲線(xiàn)解析
1﹐潤濕(shī)時間
  指焊點與焊料相接觸後潤濕開始的時間
2﹐停(tíng)留時間
  PCB上某一個焊點從(cóng)接觸波峰面到(dào)離開波峰面(miàn)的時間
  停留/焊接(jiē)時間的計算方式是﹕
  停留/焊接時間=波峰寬/速度
3﹐預熱溫度
  預熱溫度是指PCB與波峰面接觸前(qián)達到
  的溫度(見右表）
4﹐焊接溫度
  焊接溫度(dù)是非常重要的焊接(jiē)參數﹐通常高于
  焊料(liào)熔點（183°C ）50°C ~60°C大多數情況
  是指焊錫爐的溫度實際運行時﹐所焊(hàn)接的PCB
  焊點溫度要低(dī)于爐溫﹐這是因爲PCB吸熱的結
  果

SMA類型            元器件             預(yù)熱(rè)溫度
單面闆組件(jiàn)       通孔(kǒng)器件與混裝         90~100
雙(shuāng)面闆組件       通孔器件               100~110
雙面闆組(zǔ)件       混裝(zhuāng)                   100~110
多層闆           通孔器件(jiàn)               115~125
多層(céng)闆           混裝                   115~125

波峰焊工藝(yì)參數調節(jiē)
1﹐波峰高度
  波峰高度是指波峰(fēng)焊接中的(de)PCB吃錫高度。其(qí)數值通常控制在(zài)PCB闆厚度的1/2~2/3,過大會導(dǎo)緻熔融的焊料流到(dào)PCB的表面﹐形成“橋連”
2﹐傳(chuán)送傾角(jiǎo)
  波(bō)峰(fēng)焊機在安裝時除了使機器水平外﹐還應調節傳送(sòng)裝置的傾角﹐通過(guò)
  傾角的調節﹐可以(yǐ)調控PCB與波峰面的焊接時間﹐適(shì)當的傾角﹐會有助于
  焊料液與PCB更快的剝離(lí)﹐使之返回錫鍋內
3﹐熱風刀
  所謂熱風刀﹐是SMA剛離開焊接波峰後﹐在SMA的下方放置一個窄長(zhǎng)的帶(dài)開口的“腔體”﹐窄長的腔體能吹出熱氣流(liú)﹐尤如刀狀﹐故稱“熱風(fēng)刀”
4﹐焊料純度的影響
  波峰焊接過程中﹐焊(hàn)料的雜質主要是來源于PCB上焊盤的(de)銅浸析﹐過量的銅(tóng)會導緻(zhì)焊接缺陷增多
5﹐助焊劑
6﹐工藝參數的協調
  波峰焊機的工藝參數帶速﹐預熱時間﹐焊(hàn)接時間和傾角之間需要互相協調﹐反復調整。

   波峰(fēng)焊(hàn)接缺陷分析:
1.沾錫不良 POOR WETTING:
這種(zhǒng)情(qíng)況是不可接受的(de)缺點(diǎn),在焊點上隻有部分沾錫.分析(xī)其原(yuán)因及改善方式如 下:
1-1.外界的污染物如油,脂,臘等,此類(lèi)污染物通常可用溶(róng)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(huì)在(zài)基闆及零件腳上發現,而 SILICON OIL 不易清(qīng)理,因之使用(yòng)它要非常小心尤其是
當它做抗氧(yǎng)化油常會發生問題(tí),因它會(huì)蒸發沾在基闆上而造成沾錫不(bú)良.
1-3.常因
貯存狀(zhuàng)況不良或基闆制(zhì)程上的(de)問題發生氧化,而助(zhù)焊劑無法(fǎ)去除時會造成(chéng)沾錫不良,過二次錫或可解決此問題.
1-4.沾助焊劑方式不正确,造成原因(yīn)爲發泡氣壓不穩(wěn)定或不足,緻使泡(pào)沫高(gāo)度不穩或不均勻而使基(jī)闆(pǎn)部分沒有沾到助焊劑.
1-5.吃錫(xī)時
間不足(zú)或錫溫不足會造(zào)成沾錫不良,因爲(wèi)熔錫需要足夠的溫度及(jí)時間WETTING,通常焊(hàn)錫溫度應高(gāo)于(yú)熔點溫度50℃至80℃之間,沾錫總時間(jiān)約3秒.調整(zhěng)錫膏粘度。

2.局(jú)部沾錫不良 ：
此一情(qíng)形(xíng)與沾錫不良相似,不(bú)同(tóng)的是局部沾錫不良不會(huì)露出銅箔面,隻有薄薄的一層錫無法形成飽滿的(de)焊點.
3.冷焊或焊點不(bú)亮：
焊點看似碎裂,不平,大部分原因是零(líng)件在焊錫正要冷卻形(xíng)成焊點時振動而(ér)造成,注意錫爐輸送(sòng)是否有異常振動.
4.焊點破裂：
此一情形通(tōng)常是焊錫(xī),基(jī)闆,導通(tōng)孔,及零件腳之(zhī)間膨(péng)脹系數,未配合而造成,應(yīng)在基闆材質,零(líng)件材料及(jí)設計上去改善(shàn).
5.焊點錫量太大：
通常在評定一個焊(hàn)點,希望能又大又圓(yuán)又胖的焊(hàn)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(bāng)助.
5-1.錫爐輸送角(jiǎo)度不正确會造(zào)成焊點過大,傾斜角(jiǎo)度由1到7度(dù)依基闆(pǎn)設計方式?#123;整,一般角度約3.5度角,角度越大沾錫越薄角(jiǎo)度越小 沾錫越(yuè)厚.
5-2.提高錫槽溫(wēn)度,加長焊錫時間,使(shǐ)多餘的錫再回流到錫槽.
5-3.提高預熱溫度,可減少基闆沾(zhān)錫所需熱(rè)量,曾加(jiā)助焊效果.
5-4.改變助焊劑比重,略爲降(jiàng)低助焊(hàn)劑比重(zhòng),通(tōng)常比(bǐ)重(zhòng)越高吃錫(xī)越厚也越易短路,比重越低吃錫(xī)越薄但越易造成錫(xī)橋,錫尖.
6.錫尖 (冰柱) ：
此一問題通常發生在DIP或WIVE的焊接制(zhì)程上,在零件腳頂端或焊點上發現(xiàn)有冰尖(jiān)
般的錫.
6-1.基闆的可焊性差,此(cǐ)一問題通常伴随着沾錫不良,此問題應由基闆可焊性去探(tàn)讨(tǎo),可試由提升助焊劑比重來改善.
6-2.基闆上金道(PAD)面積過大,可用綠(防焊)漆線将金道分隔(gé)來改善,原則上用綠(防焊(hàn))漆線在大金道面分(fèn)隔成5mm乘
10mm區塊.
6-3.錫槽溫度不足沾(zhān)錫時(shí)間太短,可用提(tí)高錫槽溫度加長焊(hàn)錫時間,使(shǐ)多餘的錫再回流到錫槽來改善.
6-4.出波峰後之冷卻風流角度(dù)不對(duì),不可朝錫槽方向吹,會造(zào)成錫點急速(sù),多餘焊錫無法受重力(lì)與内聚力拉回錫槽.
6-5.手焊(hàn)時産生
錫尖,通(tōng)常爲(wèi)烙鐵(tiě)溫度太低,緻焊錫溫度不足無法立即因(yīn)内(nèi)聚力回縮形成焊點,改用較大(dà)瓦特數烙鐵(tiě),加長烙鐵在被焊對象的預熱(rè)時間.
7.防焊綠漆上留有殘錫 ：
7-1.基闆制作時殘留有某些與助焊(hàn)劑不能兼容的物質,在過(guò)熱之,後餪化産(chǎn)生黏性黏着焊錫形成錫絲,可用(yòng)丙酮(*已被蒙特婁(lóu)公約禁用(yòng)之化學溶劑),,氯化烯(xī)類等(děng)溶劑來清洗,若清洗後還是無法改善,則(zé)有基闆層材CURING不(bú)正确的可能,本項事故應及時(shí)回饋基(jī)闆供貨商.
7-2.不正确的基(jī)闆CURING會造成此一現象,可在插件(jiàn)前先行烘烤120℃二小(xiǎo)時,本項事故應及時回饋基闆供(gòng)貨商.
7-3.錫渣被PUMP打入錫槽内
再噴流出來而造成基闆面沾(zhān)上錫渣,此一問題較爲單純良好的(de)錫爐維(wéi)護(hù),錫槽正确的錫面高度(一般正(zhèng)常狀況當(dāng)錫槽不噴流靜止時(shí)錫(xī)面離錫槽邊緣(yuán)10mm高度)
8.白色殘(cán)留(liú)物 ：
在焊接或溶劑清洗過後(hòu)發現有白色殘留物在基闆上,通常(cháng)是松香的(de)殘留物,這類物質(zhì)不會影響表面電阻質,但客戶不接受.
8-1.助焊劑通常是(shì)此問題主要原因,有時
改用另一種(zhǒng)助焊劑即可改善,松香類助焊劑常(cháng)在清洗時産生白班,此時最好的方式是尋求助焊劑(jì)供(gòng)貨商的(de)協助,産品是他們供應他們較專業.
8-2.基闆制(zhì)作過程中殘
留雜質,在長期儲存下亦會(huì)産生白斑(bān),可用助焊劑或溶劑(jì)清洗即可.
8-3.不正确的CURING亦會造成白班,通常是某(mǒu)一批(pī)量(liàng)單獨産生,應及時回饋基闆(pǎn)供貨商并(bìng)使用助焊劑或溶劑清洗即可(kě).
8-4.廠(chǎng)内使用之助焊劑與基闆氧化保護層不兼容,均發生(shēng)在新的基闆供貨商,或更改助焊劑廠牌時發生,應請供貨商協助.
8-5.因基(jī)闆制程中所使用之溶劑使基(jī)闆材(cái)質變化,尤其是在鍍(dù)鎳過程中的溶液常會造(zào)成(chéng)此問題,建議儲存時間越短越好(hǎo).
8-6.助焊劑使用過久老化,暴露在空氣中吸收(shōu)水氣劣化,建議更(gèng)新助焊劑(通常發(fā)泡式助焊劑應每(měi)周更新,浸泡式助焊劑每兩周更新,噴(pēn)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,導緻引(yǐn)起白班,盡量縮短焊錫(xī)與清洗的時間即可改善.
8-8.清洗基闆的溶劑水分含(hán)量過高,降低清(qīng)洗能力并産生(shēng)白班.應更新溶劑.
9.深色殘餘物及浸蝕痕迹 ：
通常黑色殘餘物均發生在焊(hàn)點的底部或頂端,此問題通常是不(bú)正确的使用助焊(hàn)劑或清洗造(zào)成.
9-1.松(sōng)香型助焊劑焊接(jiē)後未立即清洗,留下黑褐色殘留物,盡(jìn)量提前清洗即(jí)可.
9-2.酸性助焊劑留在焊點上造(zào)成黑色腐蝕顔色(sè),且無法清(qīng)洗,此現象在手焊中常發現,改(gǎi)用較弱之助焊劑并盡快清洗.
9-3.有(yǒu)機類助焊劑在較高溫(wēn)度下燒焦而産(chǎn)生黑班(bān),确認錫槽溫度,改用較可耐高溫的助焊劑即可.
10.綠色殘留物 ：綠色通(tōng)常是腐蝕造成,特别是電子産(chǎn)品但是并非完全如(rú)此,因爲很難分辨到底是綠鏽或是其它化學産品,但通常來說發現綠色物質應爲警(jǐng)訊,必須立刻查明(míng)原因,尤其是(shì)此種綠色物質會越來越大(dà),應非常注意(yì),通常可用清洗來改善.
10-1.腐蝕的問題
通常發生在裸銅面或含銅合金上,使用非松香性助焊劑,這(zhè)種腐蝕物質内含銅離子因此呈綠色,當發現此綠色腐蝕物,即可證明是在(zài)使用(yòng)非松香助焊劑(jì)後未正确(què)清洗.
10-2.COPPER ABIETATES 是氧化銅與 ABIETIC ACID (松香(xiāng)主要成(chéng)分)的化合物,此(cǐ)一物質是綠色但絕不是腐蝕物且具有高絕(jué)緣性,不影影響品質但客戶不會同意應清洗.
10-3.PRESULFATE 的殘餘物或基(jī)闆制作上類似殘餘(yú)物,在焊錫(xī)後會産生綠色殘餘物(wù),應要求(qiú)基闆制作廠在基闆制作清洗後再做清潔度測試,以确保基(jī)闆清潔度的品質.
11.白(bái)色腐蝕物 ：
第八項談(tán)的是白色(sè)殘留(liú)物是(shì)指基闆上白色(sè)殘留物,而本項(xiàng)目談的是(shì)零件腳及金屬上的(de)白(bái)色腐蝕物,尤其是含鉛成分較多的金屬上較易生成此(cǐ)類(lèi)殘餘物,主要是因爲氯離子易與鉛形成(chéng)氯化鉛,再與(yǔ)二氧化碳形成碳酸鉛(白色腐蝕物).在(zài)使用松香(xiāng)類(lèi)助焊劑時,因松香不溶于水會将含氯活性劑包(bāo)着不(bú)緻腐蝕,但如使(shǐ)用不當溶(róng)劑,隻能清洗松(sōng)香無法去除含氯離子,如此一來反而加速腐蝕.
12.針(zhēn)孔及氣孔 ：
針孔(kǒng)與氣孔之(zhī)區别,針(zhēn)孔是在焊點上發現一(yī)小孔,氣孔則是焊點(diǎn)上較大孔(kǒng)可(kě)看到内部,針孔内部通常是空的,氣孔則是内部空(kōng)氣完全噴出而造(zào)成之大孔,其形成原因是焊錫(xī)在氣體尚(shàng)未完全排除即已凝固(gù),而形成(chéng)此問題.
12-1.有(yǒu)機污染物:基闆與零件腳都可能産生氣體而造成針孔或氣孔,其污染源可能(néng)來(lái)自(zì)自動植件機或儲存狀況不佳造成,此問題較爲(wèi)簡單隻要用溶劑(jì)清洗即可,但如發現污染物爲SILICONOIL 因其(qí)不容易被溶劑清洗,故在制程中應考慮其它代用品.
12-2.基闆有(yǒu)濕氣:如使用較便
宜的(de)基闆(pǎn)材質,或使用較粗糙(cāo)的鑽孔方式,在貫孔處容易吸收(shōu)濕氣,焊錫過程中(zhōng)受(shòu)到高熱蒸發出來(lái)而造成,解決方(fāng)法是放在烤箱中120℃烤二小時.

12-3.電鍍溶液中的
光(guāng)亮劑:使用大量光亮劑電鍍時,光亮劑常與金同時(shí)沉積,遇到(dào)高溫則揮(huī)發而造(zào)成,特别是鍍(dù)金時(shí),改用含光亮劑較少的電鍍液,當然(rán)這要(yào)回饋到供貨商.
13.TRAPPED OIL:
氧化防(fáng)止油被打入錫槽内經(jīng)噴流湧出而機(jī)污染(rǎn)基闆,此問題應爲錫槽焊錫液面過低,錫槽内追加焊錫即可改善.
14.焊點(diǎn)灰暗 ：
此現象分爲二種(1)焊錫過(guò)後一段時間,(約(yuē)半載至一年)焊點顔(yá)色(sè)轉(zhuǎn)暗.(2)經制造出來的成(chéng)品焊點即(jí)是灰暗的(de).
14-1.焊錫内雜質:必須每三個月定期檢驗(yàn)焊錫内的金屬成分.
14-2.助(zhù)焊劑在熱的表面上亦會産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,在焊接後立刻清洗(xǐ)應可改善.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(xī)合金中,錫(xī)含量低者(zhě)(如40/60焊錫)焊點亦較灰暗.
15.焊點表面粗糙:焊點表面呈砂狀突出表面,而焊點整體形狀不改變.
15-1.金屬雜質的結晶:必須每三個月定期檢驗焊錫内(nèi)的金屬成(chéng)分.
15-2.錫渣:錫(xī)渣被(bèi)PUMP打入錫槽(cáo)内(nèi)經噴流湧
出因錫内含有錫渣而使焊點表面有砂狀突出,應爲錫槽焊錫液面過低,錫槽内追加(jiā)焊錫并應清理錫槽及PUMP即可(kě)改善.
15-3.外來物質:如毛邊,絕緣材等藏在零(líng)件(jiàn)腳,亦會産生粗糙(cāo)表面(miàn).
16.黃色焊點 ：系因焊錫溫度過高造成,立即查看錫(xī)溫(wēn)及溫控器是否故障.
17.短路：過大的焊點造成兩焊點相(xiàng)接.
17-1.基闆吃錫時間不夠,預熱不足(zú)調整錫(xī)爐即可.
17-2.助焊劑不良:助焊劑比重(zhòng)不當,劣化等.
17-3.基闆進行(háng)方向與(yǔ)錫波配合(hé)不良,更改(gǎi)吃錫方向.
17-4.線路設計不良:線路或接點間太過接近(jìn)(應有0.6mm以上間距);如(rú)爲(wèi)排列式焊(hàn)點或IC,則應考慮盜錫焊墊,或使用文字白(bái)漆予以區隔,此時之白漆厚度需爲2倍焊墊(金(jīn)道)厚度以上(shàng).
17-5.被污染的錫(xī)或(huò)積聚過多的氧化物被
PUMP帶上(shàng)造成(chéng)短路應清理錫爐或更進一步全部(bù)更新錫槽内的(de)焊錫.
 

    文章整理(lǐ)：昊瑞電子 /