波峰焊概述

波峰焊概述 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 什么是波峰焊 波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料 借助與泵的作用 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(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)焊接的過程 。 葉泵 移動(dòng)方向 焊料 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊機(jī) 1 波峰焊機(jī)的工位組成及其功能 裝板 涂布焊劑 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) 在波峰焊接過程中 PCB 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) 這說明整個(gè)氧化皮與 PCB以同樣的 速度移動(dòng) SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊機(jī) 3 焊點(diǎn)成型 沿深板 焊料 A B1 B2 v v PCB離開焊料波時(shí) 分離點(diǎn)位與 B1和 B2之間的某個(gè)地方 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 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊機(jī) 4 防止橋聯(lián)的發(fā)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 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 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊工藝曲線解析 預(yù)熱開始 與焊料接觸 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 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊工藝曲線解析 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 /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)（ 183 C ） 50 C 60 C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)?PCB吸熱的結(jié) 果 S M A 類型 元器件 預(yù)熱溫度單面板組件 通孔器件與混裝 9 0 1 0 0雙面板組件 通孔器件 1 0 0 1 1 0雙面板組件 混裝 1 0 0 1 1 0多層板 通孔器件 1 1 5 1 2 5多層板 混裝 1 1 5 1 2 5SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊工藝參數(shù)調(diào)節(jié) 1 波峰高度 波峰高度是指波峰焊接中的 PCB吃錫高度。其數(shù)值通?？刂圃?PCB板厚度 的 1/22/3,過大會(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 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(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。 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 1.沾錫不良 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) ,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?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。 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 2.局部沾錫不良 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 . SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 5.焊點(diǎn)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 ,比重越低吃錫越薄但越易造成錫橋 ,錫尖 . 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 6.錫尖 (冰柱 ) 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(diǎn)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(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(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 . 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 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(hù) ,錫槽正確的錫面高度 (一般正常狀況當(dāng)錫槽不噴流靜止時(shí)錫面離錫槽邊緣 10mm高度 ) 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 8.白色殘留物 WHITE RESIDUE: 在焊接或溶劑清洗過后發(fā)現(xiàn)有白色殘留物在基板上 ,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 ,尤其是在鍍鎳過程中的溶液常會(huì)造成此問題 ,建議儲(chǔ)存時(shí)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?jī)芍芨?,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(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(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 9.深色殘余物及浸蝕痕跡 DARK RESIDUES AND ETCH MARKS: 通常黑色殘余物均發(fā)生在焊點(diǎn)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(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 . 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 10.綠色殘留物 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)楹茈y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(huì)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(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) . 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 11.白色腐蝕物 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 ,如此一來反而加速腐蝕 . 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 12.針孔及氣孔 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 ,其污染源可能來自自動(dòng)植件機(jī)或儲(chǔ)存狀況不佳造成 ,此問題較為簡(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(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 . 問題及原因 對(duì) 策 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 13.TRAPPED OIL: 此現(xiàn)象分為二種 (1)焊錫過后一段時(shí)間 ,(約半載至一年 )焊點(diǎn)顏色轉(zhuǎn)暗 . (2)經(jīng)制造出來的成品焊點(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)上過久也會(huì)造成輕微的腐蝕而呈灰暗色 ,在焊接后立刻清洗應(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)