波峰焊名词解释及入门知识详解


  焊点成型:当进入波峰面前端时,基板与引脚被加热,并在未离开波峰面之前,整个PCB浸 在焊料中,即被焊料所桥联,但在离开波峰尾端的瞬间,少量的焊料由于润湿力的作用,粘附 在焊盘上,并由于表面张力的原因,会出现以引线为中心收缩至最小状态,此时焊料与焊盘之 间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满,圆整的焊点,离开波峰尾部的 多余焊料,由于重力的原因,回落到锡锅中。

 

  波峰焊名词解释

    什么是波峰面:波的表面均被一层氧化皮覆盖,它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静 态,在波峰过程中,PCB接触到锡波的前沿表面,氧化皮破裂,PCB前面的锡波无皲褶地被 推向前进,这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动波峰焊机。

  如何防止桥联的发生

    1、使用可焊性好的元器件/PCB2、提高助焊剞的活性3、提高PCB的预热温度,增加焊盘的湿润性能4、提高焊料的温度5、去除有害杂质,减低焊料的内聚力,以利于两焊点之间的焊料分开。

  波峰焊机中常见的预热方法1、空气对流加热2、红外加热器加热3、热空气和辐射相结合的方法加热。

  波峰焊工艺曲线解析1、润湿时间:指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间2、停留时间:PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间停留/焊接时间的计算方式是:

  停留/焊接时间=波峰宽/速度3、预热温度:预热温度是指PCB与波峰面接触前达到的温度(见下表)SMA类型            元器件                    预热温度单面板组件        通孔器件与混装              90~100双面板组件        通孔器件                    100~110双面板组件        混装                          100~110多层板              通孔器件                115~125多层板              混装                        115~1254、焊接温度:焊接温度是非常重要的焊接参数,通常高于焊料熔点(183°C )50°C ~60°C大多数情况是 指焊锡炉的温度实际运行时,所焊接的PCB 焊点温度要低于炉温﹐这是因为PCB吸热的结果波峰焊工艺参数调节1、波峰高度:波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃锡高度。其数值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,过大会导 致熔融的焊料流到PCB的表面,形成“桥连”

  2、传送倾角:波峰焊机在安装时除了使机器水平外,还应调节传送装置的倾角,通过倾角的调节,可以调控 PCB与波峰面的焊接时间,适当的倾角会有助于焊料液与PCB更快的剥离,使之返回锡锅内。

  3、热风刀:所谓热风刀,是SMA刚离开焊接波峰后,在SMA的下方放置一个窄长的带开口的“腔体”,窄长 的腔体能吹出热气流,尤如刀状,故称“热风刀”。

  4、焊料纯度的影响:波峰焊接过程中,焊料的杂质主要是来源于PCB上焊盘的铜浸析,过量的铜会导致焊接缺陷增 多。

  5、助焊剂6、工艺参数的协调:波峰焊机的工艺参数带速,预热时间,焊接时间和倾角之间需要互相协调,反复调整。

  波峰焊接缺陷分析:

  1、沾锡不良 POOR WETTING:这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡。分析其原 因及改善方式如下:

  1-1、外界的污染物如油、脂、腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷 防焊剂时沾上的。

  1-2、ON OIL 通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而 SILICON  OIL 不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在 基板上而造成沾锡不良。

  1-3、常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良 ,过二次锡或可解决此问题。

  1-4、沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀 而使基板部分没有沾到助焊剂。

  1-5、吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间WETTING,通 常焊锡温度应高于熔点温度50℃至80℃之间,沾锡总时间约3秒。调整锡膏粘度。

  2、局部沾锡不良:此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡无法形 成饱满的焊点。

  3、冷焊或焊点不亮:焊点看似碎裂、不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输 送是否有异常振动。

  4、焊点破裂:此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质 ,零件材料及设计上去改善。

  5、焊点锡量太大:通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度 未必有所帮助。

  5-1、锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由 2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使 多余的锡再回流到锡槽。

  5-2、提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽。

  5-3、提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果。

  5-4、改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低 吃锡越薄但越易造成锡桥、锡尖。

  6、锡尖 (冰柱):此一问题通常发生在或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡。

  6-1、基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试 由提升助焊剂比重来改善。

  6-2、基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆 线在大金道面分隔成5mm乘10mm区块。

  6-3、锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡 槽来改善。

  6-4、出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受 重力与内聚力拉回锡槽。

  6-5、手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊 点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间。

  7、防焊绿漆上留有残锡

    7-1、基板制作时残留有某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡 形成锡丝,可用丙酮(*已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂),氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后 还是无法改善,则有基板层材CURING不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商。

  7-2、不正确的基板CURING会造成此一现象,可在插件前先行烘烤120℃二小时,本项事故应及 时回馈基板供货商。

  7-3、锡渣被PUMP打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡 炉维护,锡槽正确的锡面高度(一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘10mm高度)8、白色残留物:在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响 表面质,但客户不接受。

  8-1、助焊剂通常是此问题主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清 洗时产生白斑,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业。

  8-2、基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可。

  8-3、不正确的CURING亦会造成白斑,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使 用助焊剂或溶剂清洗即可。

  8-4、厂内使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂 厂牌时发生,应请供货商协助。

  8-5、因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍过程中的溶液常会造成此问 题,建议储存时间越短越好。

  8-6、助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,建议更新助焊剂(通常发泡式助焊剂 应每周更新,浸泡式助焊剂每两周更新,喷雾式每月更新即可)。

  8-7、使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白斑,尽量缩短焊锡 与清洗的时间即可改善。

  8-8、清洗基板的溶剂水分含量过高,降低清洗能力并产生白斑。应更新溶剂。

  9、深色残余物及浸蚀痕迹:通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或清洗造成。

  9-1、松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可。

  9-2、酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,此现象在手焊中常发现,改用 较弱之助焊剂并尽快清洗。

  9-3、有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑斑,确认锡槽温度,改用较可耐高温的助焊剂即可。

  10、绿色残留物:绿色通常是腐蚀造成,特别是电子产品但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其它 化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越 来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善。

  10-1、腐蚀的问题:通常发生在裸铜面或含铜合金上,使用非松香性助焊剂,这种腐蚀物质内含铜离子因此呈绿色 ,当发现此绿色腐蚀物,即可证明是在使用非松香助焊剂后未正确清洗。

  10-2、COPPER ABIETATES 是氧化铜与 ABIETIC ACID (松香主要成分)的化合物,此一物质是 绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影影响品质但客户不会同意应清洗。

  10-3、PRESULFATE 的残余物或基板制作上类似残余物,在焊锡后会产生绿色残余物,应要求 基板制作厂在基板制作清洗后再做清洁度测试,以确保基板清洁度的品质。

  11、白色腐蚀物:第八项谈的是白色残留物是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀 物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为氯离子易与铅形成氯化铅 ,再与二氧化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物)。在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活 性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速 腐蚀。

  12、针孔及气孔:针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,气孔则是焊点上较大孔可看到内部,针孔内 部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成之大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全 排除即已凝固,而形成此问题。

  12-1、有机污染物:基板与零件脚都可能产生气体而造成针孔或气孔,其污染源可能来自自动 植件机或储存状况不佳造成,此问题较为简单要用溶剂清洗即可,但如发现污染物为 SILICONOIL 因其不容易被溶剂清洗,故在制程中应考虑其它代用品。

  12-2、基板有湿气:如使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式,在贯孔处容易吸收 湿气,焊锡过程中受到高热蒸发出来而造成,解决方法是放在烤箱中120℃烤二小时。

  12-3、电镀溶液中的光亮剂:使用大量光亮剂电镀时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥 发而造成,特别是镀金时,改用含光亮剂较少的电镀液,当然这要回馈到供货商。

  13、TRAPPED OIL:氧化防止油被打入锡槽内经喷流涌出而机污染基板,此问题应为锡槽焊锡 液面过低,锡槽内追加焊锡即可改善。

  14、焊点灰暗:此现象分为二种:(1)焊锡过后一段时间,(约半载至一年)焊点颜色转暗。(2)经制造出来的成品焊点即是灰暗的。

  14-1、焊锡内杂质:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分。

  14-2、助焊剂在热的表面上亦会产生某种程度的灰暗色,如RA及有机酸类助焊剂留在焊点上过 久也会造成轻微的腐蚀而呈灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善。某些无机酸类的助焊剂会造 成 ZINC OXYCHLORIDE 可用 1% 的盐酸清洗再水洗。

  14-3、在焊锡合金中,锡含量低者(如40/60焊锡)焊点亦较灰暗。

  15、焊点表面粗糙:焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变。

  15-1、金属杂质的结晶:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分。

  15-2、锡渣:锡渣被PUMP打入锡槽内经喷流涌出因锡内含有锡渣而使焊点表面有砂状突出,应 为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡并应清理锡槽及PUMP即可改善。

  15-3、外来物质:如毛边,绝缘材等藏在零件脚,亦会产生粗糙表面。

  16、黄色焊点:系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障。

  17、短路:过大的焊点造成两焊点相接。

  17-1、基板吃锡时间不够,预热不足调整锡炉即可。

  17-2、助焊剂不良:助焊剂比重不当,劣化等。

  17-3、基板进行方向与锡波配合不良,更改吃锡方向。

  17-4、线路设计不良:线路或接点间太过接近(应有0.6mm以上间距);焊垫(金道)厚度以上。

  17-5、被污染的锡或积聚过多的氧化物被PUMP带上造成短路应清理锡炉或更进一步全部更新锡 槽内的焊锡。