波峰焊與焊接工藝

關(guān)于波峰焊與焊接工藝第1頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)

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(guò)某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過(guò)焊料波峰而實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)焊接的過(guò)程。葉泵

移動(dòng)方向

焊料第2頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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(guò)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(shuō)明整個(gè)氧化皮與PCB以同樣的速度移動(dòng)

第3頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)

波峰焊機(jī)3﹐焊點(diǎn)成型沿深板焊料AB1B2vvPCB離開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(pán)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(pán)之間的潤(rùn)濕力大于兩焊盤(pán)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(kāi)波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到錫鍋中第4頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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/PCB2﹐提高助焊剞的活性3﹐提高PCB的預(yù)熱溫度﹐增加焊盤(pán)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(kāi)波峰焊機(jī)中常見(jiàn)的預(yù)熱方法

波峰焊機(jī)中常見(jiàn)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)合的方法加熱第5頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)波峰焊工藝曲線解析

預(yù)熱開(kāi)始與焊料接觸達(dá)到潤(rùn)濕與焊料脫離焊料開(kāi)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)間第6頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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)镻CB吸熱的結(jié)果第7頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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?？刂圃赑CB板厚度的1/2~2/3,過(guò)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(guò)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(kāi)焊接波峰后﹐在SMA的下方放置一個(gè)窄長(zhǎng)的帶開(kāi)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(guò)程中﹐焊料的雜質(zhì)主要是來(lái)源于PCB上焊盤(pán)的銅浸析﹐過(guò)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。第8頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)1.沾錫不良POORWETTING:

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,此類污染物通常可用溶劑清洗,此類油污有時(shí)是在印刷防焊劑時(shí)沾上的.

1-2.SILICONOIL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SILICONOIL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(wèn)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(wèn)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(guò)二次錫或可解決此問(wèn)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(méi)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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)2.局部沾錫不良DEWETTING:

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(wèn)題及原因?qū)Σ?.冷焊或焊點(diǎn)不亮COLDSOLDERORDISTURREDSOLDERJOINTS:

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CRACKSINSOLDERFILLET:

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.

第10頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)5.焊點(diǎn)錫量太大EXCESSOLDER:

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(guò)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(guò)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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?1頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)6.錫尖(冰柱)ICICLING:

此一問(wèn)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(wèn)題通常伴隨著沾錫不良,此問(wèn)題應(yīng)由基板可焊性去探討,可試由提升助焊劑比重來(lái)改善.

6-2.基板上金道(PAD)面積過(guò)大,可用綠(防焊)漆線將金道分隔來(lái)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(lái)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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?2頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)7.防焊綠漆上留有殘錫SOLDERWEBBING:

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(guò)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(lái)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(lái)而造成基板面沾上錫渣,此一問(wèn)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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?3頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)8.白色殘留物WHITERESIDUE:

在焊接或溶劑清洗過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)程中的溶液常會(huì)造成此問(wèn)題,建議儲(chǔ)存時(shí)間越短越好.

8-6.助焊劑使用過(guò)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(guò)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(guò)高,降低清洗能力并產(chǎn)生白班.應(yīng)更新溶劑.

問(wèn)題及原因?qū)Σ叩?4頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)9.深色殘余物及浸蝕痕跡DARKRESIDUESANDETCHMARKS:

通常黑色殘余物均發(fā)生在焊點(diǎn)的底部或頂端,此問(wèn)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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?5頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)10.綠色殘留物GREENESIDUE:

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(lái)說(shuō)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(lái)越大,應(yīng)非常注意,通?？捎们逑磥?lái)改善.

10-1.腐蝕的問(wèn)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.COPPERABIETATES是氧化銅與ABIETICACID(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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?6頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)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(lái)反而加速腐蝕.

問(wèn)題及原因?qū)Σ叩?7頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)12.針孔及氣孔PINHOLDSANDBLOWHOLES:

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(wèn)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(lái)自自動(dòng)植件機(jī)或儲(chǔ)存狀況不佳造成,此問(wèn)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(guò)程中受到高熱蒸發(fā)出來(lái)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(wèn)題及原因?qū)Σ叩?8頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAIntroduce波峰焊接缺陷分析:波峰焊（WaveSolder)13.TRAPPEDOIL:

此現(xiàn)象分為二種(1)焊錫過(guò)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(lái)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(guò)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ZINCOXYCHLORIDE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)亦較灰暗.

問(wèn)題及原因?qū)Σ?4.焊點(diǎn)灰暗

氧化防止油被打入錫槽內(nèi)經(jīng)噴流涌出而機(jī)污染基板,此問(wèn)題應(yīng)為錫槽焊錫液面過(guò)低,錫槽內(nèi)追加焊錫即可改善.

第19頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)46分，星期五SMAInt