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現(xiàn)焊點焊接的過程 。 葉泵 移動方向 焊料 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊機 1 波峰焊機的工位組成及其功能 裝板 涂布焊劑 預熱 焊接 熱風刀 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 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 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊機 3 焊點成型 沿深板 焊料 A B1 B2 v v PCB離開焊料波時 分離點位與 B1和 B2之間的某個地方 分離后 形成焊點 當 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 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊機 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熱方法 波峰焊機中常見的預熱方式有如下幾種 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 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊工藝曲線解析 預熱開始 與焊料接觸 達到潤濕 與焊料脫離 焊料開始凝固 凝固結(jié)束 預熱時間 潤濕時間 停留 /焊接時間 冷卻時間 工藝時間 SMA Introduce 波峰焊（ Wave Solder) 波峰焊工藝曲線解析 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 /焊接時間的計算方式是 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（ 183 C ） 50 C 60 C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吸熱的結(jié) 果 S M A 類型 元器件 預熱溫度單面板組件 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)值通常控制在 PCB板厚度 的 1/22/3,過大會導致熔融的焊料流到 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?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 熱風刀 所謂熱風刀 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 會導致焊接缺陷增多 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 預熱時間 焊接時間和傾角之間需要互相協(xié)調(diào) 反復調(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 ,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?？捎萌軇┣逑?,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) ,而 SILICON OIL 不易清理 ,因之使用它要非常小心尤其是當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 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 ,導通孔 ,及零件腳之間膨脹系數(shù) ,未配合而造成 ,應在基板材質(zhì) ,零件材料及設計上去改善 . SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 5.焊點錫量太大 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 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 ,使多余的錫再回流到錫槽來改善 . 6-4.出波峰后之冷卻風流角度不對 ,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熱時間 . 問題及原因 對 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溶劑 ),氯化烯類等溶劑來清洗 ,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 (一般正常狀況當錫槽不噴流靜止時錫面離錫槽邊緣 10mm高度 ) 問題及原因 對 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 ,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 .應更新溶劑 . 問題及原因 對 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 ,確認錫槽溫度 ,改用較可耐高溫的助焊劑即可 . 問題及原因 對 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 ,因為很難分辨到底是綠銹或是其它化學產(chǎn)品 ,但通常來說發(fā)現(xiàn)綠色物質(zhì)應為警訊 ,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 ,應要求基板制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 SMA Introduce 波峰焊接缺陷分析 : 波峰焊（ Wave Solder) 11.白色腐蝕物 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 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 . 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 ,當然這要回饋到供貨商 . 問題及原因 對 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 ,在焊接后立刻清洗應可改善 . 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.在焊錫合金中 ,錫含量低者 (如 40/60焊錫 )焊點