手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C課件

1、手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,無鉛焊接技術(shù)分析,無鉛環(huán)保家園美好,手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,外觀問題分析,無鉛焊接中首先注意到的是外觀灰白并粗糙，非常不同于很久以來錫鉛（尤其是Sn/Pb/Ag）焊點光滑亮澤的特點。 最近的IPC-A-610-D為質(zhì)量工程師提供了定義缺陷及可接受的標準。如典型的焊接問題：焊點裂紋，脫離焊盤，焊盤翹起，表面皺縮，空洞。 已知的焊接缺陷可以根據(jù)以下主題進行分類： 線路板材料和高溫 元器件的損壞，錫鉛和無鉛的混用 助焊劑活性和高溫 無鉛合金的特點 焊錫污染 過熱及其他回流缺陷 很多潛在的焊接缺陷源于過高的焊接溫度?；闹g以及基材和銅之間的分層，線路板變形是由于低質(zhì)量線路板和

2、高溫效果共同造成的典型缺陷。 在對BGA芯片進行回流焊時，控制冷卻速度非常重要。冷卻太快會形成好的焊點結(jié)構(gòu)，但會加劇BGA載板和材料的變形。為了減少BGA和線路板材料的變形，最好是使用可控制的慢速冷卻。 高溫所帶來的另一方面的影響是會形成吹氣孔。PCB板在焊接過程中會散發(fā)氣體，這些氣體源于吸收的水分，電鍍層包含的有機物，或者是層亞板中包含的有機物等等。 線路板無鉛鍍層的使用也產(chǎn)生了許多問題。這些問題包括黑盤現(xiàn)象，多孔金層，有機焊料保護層（OSP）或化學(xué)銀保護層的氧化，以及化學(xué)銀,線路板材料和高溫,元器件的損壞，錫鉛和無鉛的混用,助焊劑活性和高溫,無鉛合金的特點,焊錫污染,過熱及其他回流缺陷,手

3、工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,元件問題分析,與元件相關(guān)的缺陷分為兩種：一. 與元件鍍層相關(guān)的缺陷。首要是錫須問題，另外有鉛污染以及含鉍鍍層會導(dǎo)致焊接中低熔點部分而產(chǎn)生縮孔，波峰焊接時的二次回流，增加焊盤脫離的風(fēng)險；二. 低質(zhì)量原材料導(dǎo)致的缺陷。這包括濕氣的吸收，塑料的熔化或變形，無鉛焊接的高溫引起基材分層。 最好使用符合RoHS的元件而不僅僅是無鉛元件。符合RoHS意味著耐高溫而且只有這種材料不違反正在實施的歐洲RoHS法規(guī),手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,高溫焊接問題,所有在波峰焊接中直接和液態(tài)焊料相鄰的部分，由于液態(tài)焊料傳給焊點的熱能，其溫度都會升高并膨脹。各種材料的熱膨脹系數(shù)不同，并且在無鉛焊接的高溫中

4、膨脹程度更高。環(huán)氧玻璃材料線路板的熱膨脹隨溫度而變化，這種膨脹在Z軸尤其突出。由于鍍銅過孔和PCB基材不同的熱膨脹率焊錫連接會出現(xiàn)變形，這種變形主要集中在焊盤區(qū)域，焊接中出現(xiàn)楔形。這種變形是一種動態(tài)過程，它使焊盤在焊接過程中上下移動，移動又導(dǎo)致焊點裂縫的產(chǎn)生。 IPC-A-610-D定義了縮孔的接受程度： 圖1 焊接裂縫：根據(jù)IPC-A-610-D, 沒有接觸焊盤，金屬過孔或元件引腳的裂紋是可以接受的。 裂紋底部可視（圖1） 裂紋或縮孔沒有接觸焊盤，金屬過孔或元件引腳 焊盤和焊角翹離的成因有著相同的機理，即材料熱膨脹性的不匹配。詳情請參照2005年4月EPP雜志維多利紹德公司G.Schoute

5、n撰寫的“The physics of critical failure mechanisms” .PCB與焊錫接觸時間更長，穿孔的填孔效果也會更好，更高的焊接溫度有益于焊點潤濕。當同時具備接觸時間長和焊接溫度高時就會有導(dǎo)致以下幾種缺陷的危險： 吹氣孔銅溶出 焊盤的銅溶解于焊料中。如果銅層太薄，非常長的接觸時間會使銅完全溶解,手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,二次回流,如果波峰焊接過程中溫度超出焊錫膏的熔點SMD元件會被再次熔化。焊錫可能會被吸走使得元件引腳脫離焊盤，有時引腳和焊盤之間會保留少許連接并能通過電流，要發(fā)現(xiàn)這種缺陷就更加困難。在易發(fā)生的元件上放置散熱器可以防止二次回流。 焊料上吸(燈芯效應(yīng))

6、 焊錫從焊接處向上流走，造成焊點焊錫不足,手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,助焊劑的活性,助焊劑在焊接過程中扮演者主要角色，很多缺陷歸因于助焊劑缺乏活性?；钚詮姷闹竸┠苋コ趸乐箻蚪印：稿a上有氮氣覆蓋可以去處氧化，提高潤濕特性，從而增強化學(xué)錫性能。如果有足夠的助焊劑活性或氮氣環(huán)境，就不會出現(xiàn)如拉尖或冰柱的缺陷。 助焊劑應(yīng)能適應(yīng)焊接過程中的高預(yù)熱溫度，熱空氣對流，高焊料溫度，雙波峰，還有線路板鍍層及阻焊層。 圖2 焊料上吸。焊錫在彎腳處而沒有接觸元件體是可以接受的。元件損壞 有些元件（如MELF）在錫波的熔錫中停留過久就可能碎裂。另外一種情況，元件的點膠承受不住高溫而掉入焊錫中。 圖3 因為過熱造成的

7、損壞的MELF,手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,焊錫污染,有些金屬會溶解于無鉛焊料中。焊料的溫度流速和合金成份確定了這種溶解的速度。因而要求持續(xù)監(jiān)測焊料成分。 鉛，鉍，銅及其他金屬對焊料的污染會影響固化過程，錫鉛鉍合金會在焊料間形成低熔點部分，在加上作用于焊點的機械應(yīng)力，就會造成焊接裂縫。 如果錫槽的構(gòu)成材料沒有沒有足夠的防護層，材料（不銹鋼）中的鐵會溶解于焊錫中形成FeSn2晶體。這種晶體的熔點高達510，因而會保留在焊錫中。由于在錫槽角落的錫流較慢，晶體通常集中在在角落處。但是如果晶體與焊錫一起被泵出，晶體可能會留在焊點處引起橋接,手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,回流焊接的相關(guān)缺陷,無鉛焊接使回流工藝窗變

8、小。為了使焊錫完全熔化并且不損壞別的部件，一個關(guān)鍵的指標是達到并保持最小的DT（在組件上最冷和最熱點的溫度差）。事實上很多回流焊接的缺陷都和印刷及焊錫膏特性有關(guān)。無鉛焊接中的缺陷和曾經(jīng)發(fā)生于SnPb工藝中的相似。 元件一端立起 這種命名形象的現(xiàn)象發(fā)生在片狀元件翻起并立于焊接端。一些研究表明無鉛焊錫膏可以降低元件一端立起的發(fā)生幾率，那是因為無鉛焊錫的潤濕程度小而作用在元件上的力（如表面張力）也同樣明顯減小。 錫珠 這是一種位于元件側(cè)面的焊錫球。錫珠常見的原因有：焊盤上錫膏過多，錫膏印刷不準確，溶劑形成的氣體在回流預(yù)熱時從錫膏中排出。 圖4 FeSn2針狀結(jié)晶體在組件上造成短路。 錫橋 造成的原因有：絲網(wǎng)印刷不準確，印錫形狀模糊，錫膏塌落，錫膏過量或者是元件貼片不準確。 對BGA元件使用混合材料 圖5 用SnAgCu焊錫膏焊接SnPb BGA,手工焊接技術(shù)培訓(xùn)計劃C,無鉛焊接技術(shù)終結(jié),很多缺陷和線路板材料質(zhì)量相關(guān)，板的可焊性依賴于好的存儲條件，受控的物流，合格的供應(yīng)商。 對波峰焊接，焊錫溫度盡可能設(shè)低，防止元件過熱，材料損壞，尤其是焊錫膏再熔化（二次回流）。 低的焊錫溫度能減低熔化的錫對錫槽及葉輪的侵蝕作用，而且限制FeSn2晶體的生成。 在波峰焊接和回流焊中，很多缺陷源于助焊劑活性不夠。好的助焊劑能夠經(jīng)受住高溫，防止橋接等。很多的