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1、1,焊接知识培训,波峰焊焊接,. .,焊接的分类,1.0软焊：操作温度不超过400 2.0硬焊：操作温度400800 3.0熔接：操作温度800 以上,. .,波峰焊的发展,1.0手焊 2.0浸焊 此为最早出现的简单做法，系针对焊点较简单的大批量焊接法，系将安插完毕的板子，水平安装在框架中直接接触熔融锡面，而达到全面同时焊妥的做法。 3.0波峰焊 系利用已融之液锡在马达帮浦驱动下，向上扬起的单波或双波，对斜向上升输送而来的板子，从下向上压迫使液锡进孔，或对点胶定位SMT组件的空脚处，进行填锡形成焊点，称为波峰。,. .,波峰焊接机理,基本上，波峰焊接由三个子过程组成： 1 过助焊剂、 2 预热
2、 3 焊接。 优化波峰焊接过程意味着优化这三个子过程。,. .,助焊剂的作用,除去焊接表面的氧化物 防止焊接时焊料和焊接表面再氧化化 降低焊料表面张力 有助于热量传递到焊接区,. .,助焊剂 分类,1.1泡沫型Flux 系将“低压空气压缩机”所吹出的空气，经过一种多孔的天然石块或塑料制品与特殊滤蕊等，使形成众多细碎的气泡，再吹入助焊剂储池中，即可向上扬涌出许多助焊剂泡沫。当组装板通过上方裂口时，于是板子底面即能得到均匀的薄层涂布。并在其离开前还须将多余的液滴，再以冷空气约50-60度之斜向强力吹掉，以防后续的预热与焊接带来烦恼。并可迫使助焊剂向上涌出各PTH的孔顶与孔环，完成清洁动作。 助焊剂
3、本身则应经常检测其比重，并以自动添加方式补充溶剂中挥发成份的变化。,. .,助焊剂分类,2.0喷洒型 常用于免洗低固体形物之助焊剂，对早先松香型固形较高的助焊剂则并不适宜。由于较常出现堵塞情况，其协助喷出之气体宜采氮气，既可防火又能减低助焊剂受氧化的烦恼。其喷射的原理也有数种不同的做法，如采用不锈钢之网状滚筒自液中带起液膜，再自筒内向上吹出成雾状，续以涂布。,. .,助焊剂分类,直接用帮浦及喷口向上扬起液体，于狭缝控制下，可得一种长条形的波峰，当组装板底部通过时即可进行涂布。此方法能呈现液量过多的情形，其后续气刀的吹刮动作则应更为彻底才行。,. .,焊接基本条件,2.0预热（preheatin
4、g) 2.1可赶走助焊剂中的挥发性成份。 2.2提升板体与零件的温度，减少瞬间进入高温所造成的热应力的各种危害。 2.3增加助焊剂的活性与能力，更易清除待焊表面的氧化物与污物，增加可焊性。,. .,焊锡丝,系将各种锡铅重量比率所成的合金，再另外加入夹心在内的固体助焊剂焊芯，而抽拉制成的金属条丝状焊料，可用以焊连与填充而成为具有机械强度的焊点者称之。其中的助焊剂要注意是否有腐蚀性，焊后残渣的绝缘电阻是否够高，以免造成后续组装板电性能绝缘不良的问题。 有时发现焊丝中助焊剂的效力不足时，也可另外加液态助焊剂以助其作用，但要小心注意此等液态助焊剂的后续离子污染性。,. .,空板烘烤除湿,为了避免电路板
5、吸水而造成高温焊接时的爆板，溅锡，吹孔，焊点空洞等困扰起见，已长期储存的板子(最好20，RH30%)应先行烘烤，以除去可能吸入的水份。其作业温度与时间如下： 温度 时间(hrs) 120 3.5-7小时 100 8-16小时 80 18-48小时,. .,提高波峰质量的方法1为波峰焊接设计PCB。,没有适当的PCB设计，只通过控制过程变量是不可能减少缺陷率的。适当的为波峰焊接设计PCB，应该包括正确的元件分布、波峰焊接焊盘设计。 手插板孔径与引线线径的差值，应在0.20.3 机插板与引线线径的差值，应在0.40.55 如差值过小，则影响插件，如差值过大，就有一定几率的“虚焊”几险。 如焊盘偏小
6、，则锡量不足，偏大，则焊点扁平，都会造成焊接面小，导电性能差，只有适当，才会得质量好的焊点。,. .,2.0 PCB平整度控制,波峰焊接对印制的平整度要求很高,一般要求翘曲度小于0.5mm.尤其是某些印制板只有1.5mm左右,其翘曲度要求更高,否则无法保证焊接质量.,. .,2.0妥善保存印制板及元件,尽量缩短储存周期,在焊接中,无法埃,油脂,氧化物的铜墙铁壁箔及元件引线有利于形成合格的焊点,因此印制板及元件应保存在干燥,清洁的环境下,并且尽量缩短储存周期.对于放置时间较长的印制板,其表面一般要做清洁处理,这样可提高可焊性,减少虚焊和桥接,对表面有一定程度氧化的元件引脚,应先除去其表面氧化层.
7、,. .,3.0 助焊剂质量控制提高波峰质量的方法,目前,波峰焊接所采用的助焊剂多为免清洗助焊剂.选择助焊剂时有以下要求: 1.0 熔点比焊料低 2.0 浸润扩散速度比熔化焊料快; 3.0 粘度和比重比焊料低; 4.0 在常温下贮存稳定;,. .,4.0 焊料质量控制,锡铅焊料在高温下不断氧化,使锡锅中锡-铅焊料含量不断下降,偏离共晶点,导致流动性差,出现连焊,虚焊,焊点强度不够等质量问题.可采用以下几个方法来解决这个问题; 1. 添加氧化还原剂,使已氧化的SnO还原为Sn 2. 不断除去浮渣 3. 每次焊接前添加一定量的锡 4. 采用氮气保护,让氮气把焊料与空气隔绝开,取代普通气体,这样就避
8、免浮渣的产生.,. .,5.0预热温度的控制,预热的作用 1 使用权助焊剂中的溶剂充分发挥,以免印制板通过焊锡时,影响印制板的润湿和焊点的形成; 2 使印制板在焊接前达到一定温度,以免受到热冲击产生翘曲变形.,. .,6.0焊接轨道角度的控制,焊接轨道对焊接效果较为明显 当倾角太小时,较易出现桥接,特别是焊接中,SMT器件的“遮蔽区”更易出现桥接; 而倾角过大,虽有利于桥接的消除,但焊点吃锡量太小,容易产生虚焊.,. .,7.0波峰高度,波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化,应在焊接过程中进行适当的修正,以保证理想高度进行焊接波峰高度,以压锡深度为PCB1/2-1/3为准.,. .,8
9、.0 焊接温度的控制,焊接温度是影响焊接质量的一个重要的工艺参数 焊接温度过低,焊料的扩展率,润湿性变差,使焊盘或元器件焊端由于不能充分润湿,从而产生虚焊,拉尖,桥接等缺陷; 焊温度过高时,则加速了焊盘,元器件引脚及焊料的氧化,易产生虚焊.,. .,4.0波峰焊工艺条件控制,对于不同的波峰焊机，由于其波峰南的宽窄不同，必须调节印制板的传送速度，使焊接时间大于2.5秒。 预热温度与焊剂比重的控制 控制一定的焊剂比重和预热温度，使印制板进入锡锅时，焊剂中的溶剂挥发得差不多，但又不太干燥，便能最大限度地起到助焊剂性作用，即使零交时间最短，润湿力最大。 如未烘干，则温度较低，焊接时间延长，通过锡峰的时
10、间不足；如烘得过干，则助焊剂性能降低，起不到去除氧化层的作用；,. .,波峰焊工艺条件控制,1，助銲劑比重。2預熱溫度。3輸送機速度。4噴流嘴與基板之距離。5銲錫浸潤度。6銲錫溫度。,. .,1助銲劑比重:,為了防止冷銲，故最適的比重範田為 0.8300.850。它含左右固體含有量之流動性。當助銲劑的比重高時，則基板上之助銲用殘量增加，因銲錫波尾部助銲劑不足，導致產生鍚橋現象。當助銲劑本身的固體含有量多時，則妨礙銲鍚之流動而引起冷銲現象。為了銲鍚要有良好的濡潤性起見，必須要有一定量以上的助銲劑固體含有量，為了防止冷銲，故使用濡潤性良好程度的助銲劑量。相反的若固體含有且過多的話，則產生反效果，故
11、必須在最適的比重範圍內使用。,. .,2預熱:,在助銲用不受壞之範圍內，溫度高，可減少銲接之不良。預熱溫度，設定在零件耐熱可靠度之最高點且溫度能夠加以限制。助銲劑有惡化溫度，當溫度達到160C以上時，即使將氧化膜除去，也會再氧化，故在不惡化之範圍內，採用最高溫度較好。(助銲劑之特性，當預熱溫度低時，則容易流動，相反的當預熱溫度高時，則基板之翹曲變大),. .,3輸送機速度:,為了防止冷銲，輸送機速度最好慢一些。為了防止鍚橋，在零件形狀和銲錫之流速關係裡，採用最合適之範圍。錫橋之防止方面輸送機速度與銲錫流速有相對之關係，在一定的速度條件下，存在著產生鍚橋最少的範圍。為了防止冷銲，浸潤時間最好長些
12、。(當輸送機速度慢時，助銲劑便流動有時會引起銲接不良，故必須試整浸潤時間。,. .,4銲錫噴嘴和基板之距離:,基板位可能接近噴嘴。當往基板之表面壓力離開時，則呈橫方向的力。當波高變窄時，垂直方向的力便受大，則能保持銲錫的均勻流動(基板與噴嘴接近)。,. .,5銲鍚浸潤深度:,在防止冷銲方面，一次噴流時採用深浸潤，而在防止錫橋方面，二次側採用淺浸潤。在防止未銲方面，浸潤深度最好深些，在防止錫橋方面浸潤深度最好淺些。雙重波的情形;在防止冷銲方面，採用一次噴流。在防止錫橋方面，採用二次噴流。故一次側設定較深，二次側設定較淺。,. .,6銲錫溫度:,在助銲劑不受壞的範圍內，銲錫溫度最好高些。就自動銲接
13、設備的防止不良發生對策而言，在選擇機器參數的基本條件而進行分散分析之同時，助銲劑也有最適的要素條件，故同時必須檢討機器參數。當不良發生被限定時，例如，在同一個地方，連續的發生不良時，必須對包括基板之設計變更，全部重新下對策。,. .,波峰焊錫作業中問題點與改善方法,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,此類污染物通常可用溶劑清洗,此類油污有時是在印刷防焊劑時沾上的.,. .,波峰焊錫作業中問題點與改善方法,1-2.SILICON OIL 通常用於脫模及潤滑之用,通常會在基板及零件腳上
14、發現,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生問題,因它會蒸發沾在基板上而造成沾錫不良.,. .,波峰焊錫作業中問題點與改善方法,1-3.常因貯存狀況不良或基板製程上的問題發生氧化,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,造成原因為發泡氣壓不穩定或不足,致使泡沫高度不穩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,通常焊錫溫度應高於熔點溫度50至80之間,沾錫總時間約3秒.,. .,2.局部沾錫不良 DE WETTING:,
15、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.,. .,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,及零件腳之間膨脹係數,未配合而造成,應在基板材質,零件材料及設計上去改善.,. .,5.焊點錫量太大 EXCES SOLDER:,5.焊點錫量太大 EXCES SOLDER:通常在評定一
16、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,使多餘的錫再回流到錫槽.,. .,波峰焊錫作業中問題點與改善方法,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.,. .,焊接前对印制板质量及元件的控制,焊盘设计设计插件元件焊盘时，焊盘大小尺寸设计应合适。焊盘太大，焊料铺展面积较大，形成的焊点不饱满，而较小的焊盘铜箔表面张力太小，形成的焊点为不浸润焊点。孔径与元件线的配合间隙
