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1、波峰焊过程产生故障的主要愿意及预防对策1. 焊料不足 焊点干瘪、焊点不完整有空洞(吹气孔、针孔)、插装孔以及导通孔中焊料不饱满或焊料没有爬到元件面的焊盘上。2.焊料过多 元件焊端和引脚周围被过多的焊料包围,或焊点中间裹有气泡,不能形成标准的弯月面焊点。润湿角90。3.焊点拉尖 或称冰柱。焊点顶部拉尖呈冰柱状,小旗状。焊点不完整元件面上锡不好插装孔中焊料不饱满导通孔中焊料不饱满焊料不足产生原因预防对策a PCB预热和焊接温度过高,使熔融焊料的黏度过低。预热温度在90130,有较多贴装元器件时预热温度取上限;锡波温度为2505,焊接时间35s。b 插装孔的孔径过大,焊料从孔中流出。插装孔的孔径比引
2、脚直经0.15 0.4mm (细引线取下限,粗引线取上限) 。c 插装元件细引线大焊盘,焊料被拉到焊盘上,使焊点干瘪。焊盘尺寸与引脚直径应匹配,要有利于形成弯月面的焊点。d 金属化孔质量差或阻焊剂流入孔中。反映给印制板加工厂,提高加工质量。e 波峰高度不够。不能使印制板对焊料波产生压力,不利于上锡。波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3 处。f 印制板爬坡角度偏小,不利于焊剂排气。印制板爬坡角度为3-7 。焊料过多产生原因预防对策a 焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度过大。锡波温度为2505,焊接时间35s。b PCB预热温度过低,由于PCB与元器件温度偏低,焊接时元件与 PCB吸热
3、,使实际焊接温度降低。根据 PCB尺寸、是否多层板、元器件多少、有无贴装元器件等设置预热温度。PCB底面温度在90130,有较多贴装元器件时预热温度取上限。c 焊剂活性差或比重过小。更换焊剂或调整适当的比重。d 焊盘、插装孔或引脚可焊性差,不能充分浸润,产生气泡裹在焊点中。提高印制板加工质量,元器件先到先用,不要存放在潮湿环境中。e 焊料中锡的比例减少,或焊料中杂质Cu 成分过高( Cu0.08%) ,使熔融焊料黏度增加、流动性变差。锡的比例 61.4%时,可适量添加一些纯锡,杂质过高时应更换焊料。f 焊料残渣太多每天结束工作后应清理残渣。4. 焊点桥接或短路 桥接又称连桥。元件端头之间、元器
4、件相邻的焊点之间以及焊点与邻近的导线、过孔等电气上不该连接的部位被焊锡连接在一起5. 润湿不良、漏焊、虚焊 元器件焊端、引脚或印制板焊盘不沾锡或局部不沾锡。焊点拉尖产生原因预防对策a PCB预热温度过低,使PCB与元器件温度偏低,焊接时元件与 PCB吸热。根据 PCB尺寸、是否多层板、元器件多少、有无贴装元器件等设置预热温度。 预热温度在90130,有较多贴装元器件时预热温度取上限。b 焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度过大。锡波温度为 2505,焊接时间35s。温度略低时,传送带速度应调慢一些。c 电磁泵波峰焊机的波峰高度太高或引脚过长,使引脚底部不能与波峰接触。因为电磁泵波峰焊
5、机是空心波,空心波的厚度为45mm 左右,波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3 处。插装元器件引脚成形要求元件引脚露出印制板焊接面0.8 3mm 。d 助焊剂活性差。更换助焊剂。e 插装元件引线直经与插装孔比例不正确,插装孔过大,大焊盘吸热量大。插装孔的孔径比引线直经大0.15 0.4mm (细引线取下限,粗引线取上限)。润湿不良和漏焊产生原因预防对策a 元器件焊端、引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染,或印制板受潮。元器件先到先用,不要存放在潮湿环境中,不要超过规定的使用日期。对印制板进行清洗和去潮处理。b 片式元件端头金属电极附着力差或采用单层电极,在焊接温度下产生脱帽现象波峰焊应选择三层端
6、头结构的表面贴装元器件,元器件体和焊端能经受两次以上260波峰焊的温度冲击,c PCB设计不合理, 波峰焊时阴影效应造成漏焊。SMD 布局应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮挡的原则。适当延长搭接后剩余焊盘长度。d 焊点桥接或短路产生原因预防对策a PCB设计不合理,焊盘间距过窄。按照 PCB设计规范进行设计。两个端头Chip 的长轴与焊接方向垂直, SOT 、SOP的长轴应与焊接方向平行。将SOP最后一个引脚的焊盘加宽(设计一个窃锡焊盘)b 插装元件引脚不规则或插装歪斜,焊接前引脚之间已经接近或已经碰上。插装元器件引脚应根据印制板的孔距及装配要求进行成形,如采用短插一次焊工艺,焊接面元件引脚
7、露出印制板表面 0.8 3mm ,插装时要求元件体端正。c PCB 预热温度过低,焊接时元件与PCB吸热,实际焊接温度降低。根据 PCB尺寸、是否多层板、元器件多少、有无贴装元器件等设置预热温度。d 焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度过大。锡波温度为2505,焊接时间35s。温度略低时,传送带速度应调慢一些。e 助焊剂活性差。更换助焊剂。6. 焊料球 又称焊料球、焊锡珠。是指散布在焊点附近的微小珠状焊料7. 气孔 分布在焊点表面或内部的气孔、针孔。或称空洞。8. 冷焊 又称焊锡紊乱。焊点表面呈现焊锡紊乱痕迹润湿不良和漏焊产生原因预防对策d PCB翘曲,使PCB翘起位置与波峰接触不良
8、。印制电路板翘曲度小于0.8 1.0%。e 传送导轨两侧不平行、大尺寸PCB过重、元件布局不均衡,使PCB变形。造成与波峰接触不晾。调整波峰焊机及导轨或PCB 传输架的横向水平;大板采用导轨支撑或加工专用工装;PCB设计时大小元件尽量均匀布局。e 波峰不平滑, 电磁泵波峰焊机的锡波喷口被氧化物堵塞,会使波峰出现锯齿形,容易造成漏焊、虚焊。清理波峰喷嘴。f 助焊剂活性差,造成润湿不良。更换助焊剂。g PCB预热温度过高,使助焊剂碳化,失去活性,造成润湿不良。设置恰当的预热温度焊料球产生原因预防对策a PCB 预热温度过低或预热时间过短,助焊剂中的溶剂和水分没有挥发掉,焊接时造成焊料飞溅。提高预热
9、温度或延长预热时间。b 元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染,或印制板受潮。严格来料检验,元器件先到先用,不要存放在潮湿环境中,不要超过规定的使用日期。对印制板进行清洗和去潮处理。气孔产生原因预防对策a 元器件焊端、引脚、印制电路基板的焊盘氧化或 污染,或印制板受潮。同 6.b 。b 焊料杂质超标,Al 含量过高,会使焊点多孔。更换焊料。c 焊料表面氧化物、残渣,污染严重。每天关机前清理焊料锅表面的氧化物 等残渣d 印制板爬坡角度过小,不利于排除残留在焊点和 元件周围由焊剂产生的气体。印制板爬坡角度为37e 波峰高度过低, 不能使印制板对焊料波产生压力, 不利于排气。波峰高度一般控制
10、在印制板厚度的 2/3 处。冷焊产生原因预防对策a 由于传送带震动,冷却时受到外力影响,使焊锡紊乱。检查电机是否有故障;检查电压是否稳定,人工取、放PCB时要轻拿轻放。b 焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度过大。使焊点表面发皱。锡波温度为2505,焊接时间35s。温度略低时,或传送带速度调慢一些。9. 锡丝 元件焊端之间、引脚之间、焊端或引脚与通孔之间的微细锡丝10 其他?还有一些常见的问题,例如板面脏,主要由于焊剂固体含量高、涂覆量过多、预热温度过高或过低,或由于传送带爪太脏、焊料锅中氧化物及锡渣过多等原因造成的;?又例如 PCB 变形,一般发生在大尺寸PCB,主要由于大尺寸PC
11、B 重量大或由于元器件布置不均匀造成重量不平衡,这需要PCB 设计时尽量使元件分布均匀,在大尺寸PCB 中间设计支撑带(可设计23mm 宽的非布线区);?又例如焊接贴装元器件时经常发生掉片(丢片)现象,其主要原因是贴片胶质量差,或由于贴片胶固化温度不正确, 固化温度过低或过高都会降低粘接强度,波峰焊时由于经不起高温冲击和波峰剪切力的作用,使贴装元器件掉在焊料锅中。 ?还有一些肉眼看不见的缺陷,例如焊点晶粒大小、焊点内部应力、焊点内部裂纹、焊点发脆、焊点强度差等,这些要通过X 光,焊点疲劳试验等手段才能检测到。?这些缺陷主要与焊接材料、印制板焊盘附着力、元器件焊端或引脚的可焊性以及温度曲线等因素
12、有关。?例如焊接材料中杂质过多、Sn/Pb 比例失调 ,造成焊点焊点发脆。?焊接温度过低、焊接时间过短,由于不能一定厚度的金属间化合物而会造成焊点与被焊接面的机械结合强度差;但焊接温度过高或焊接时间过长,又会使金属间化合物厚度过厚、结构疏松,也会影响焊点与被焊接面的机械结合强度。冷却速度过慢,会形成大结晶颗粒,造成焊点抗疲劳性差,但冷却速度过快,又容易产生元件体和焊点裂纹; 焊接过程是焊接金属表面、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程,波峰焊的焊接质量与印制板、元器件、焊料、焊剂、焊接温度和时间等工艺参数以及设备条件等诸多因素有关。在生产过程中要根据本单位的设备以及产品的具体情况通过选择适当
13、的焊料和焊剂,调整工艺参数, 不断总结经验, 还要加强设备的日常维护,使设备始终处于良好状态,力求焊接不良率降到最低限度。 ?影响波峰焊质量的因素?a 设备 助焊剂喷涂系统的可控制性;预热和焊接温度控制系统的稳定性;波峰高度的稳定性及可调整性;传输系统的平稳性;以及是否配置了扰流(震动)波、热风刀、氮气保护等功能。?b 材料 焊料、焊剂、防氧化剂的质量以及正确的管理和使用。?c 印制板 PCB 焊盘、金属化孔与阻焊膜的质量、PCB 的平整度。?d 元器件 焊端与引脚是否污染(包括贴片胶污染)或氧化。?e PCB 设计 PCB 焊盘设计与排布方向(尽量避免阴影效应),以及插装孔的孔径和焊盘设计是
14、否合理。? f 工艺 助焊剂比重和喷涂量、预热和焊接温度、 传输带倾斜角度和传输速度、波峰高度等参数的正确设置、以及工艺参数的综合调整。?在生产过程中可以通过选择适当的焊料和焊剂,调整工艺参数,加强设备的日常维护等措施,使焊接不良率降到最低限度。随传送带运行印制板进入预热区(预热温度在90130) ,预热的作用:助焊剂中的溶剂被挥发掉,这样可以减少焊接时产生气体;助焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化,可以去除印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其它污染物,同时起到保护金属表面防止发生再氧化的作用使印制板和元器件充分预热,避免焊接时急剧升温产生热应力损坏印制板和元器件。当 PCB 进入波
15、峰面前端A 处至尾端B 处时,PCB 焊盘与引脚全部浸在焊料中,被焊料润湿,开始发生化学扩散反应 ,此时焊料是连成一片(桥连)的。当PCB 离开波峰尾端的瞬间,由于焊盘和引脚表面与焊料之间金属间化合物的结合力,使少量焊料沾附在焊盘和引脚上,此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间焊料的内聚力,使各焊盘之间的焊料分开,并由于表面张力的作用使焊料以引脚为中心,收缩到最小状态,形成饱满、半锡丝产生原因预防对策a 预热温度不足,PCB和元器件温度比较低,与波峰接触时溅出的焊料贴在PCB表面而形成。提高预热温度或延长预热时间。b 印制板受潮。对印制板进行去潮处理。c 阻焊膜粗糙,厚度不均匀提高印制板加工
16、质量月形焊点。 相反, 如果焊盘和引脚可焊性差或温度低,就会出现焊料与焊盘之间的润湿力小于两焊盘之间焊料的内聚力,造成桥接、漏焊或虚焊波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求a 应选择三层端头结构的表面贴装元器件,元器件体和焊端能经受两次以上260波峰焊的温度冲击,焊接后元器件体不损坏或变形,片式元件端头无脱帽现象;b 如采用短插一次焊工艺,焊接面元件引脚露出印制板表面0.8 3mm ;c 基板应能经受260/50s 的耐热性,铜箔抗剥强度好,阻焊膜在高温下仍有足够的粘附力,焊接后阻焊膜不起皱;d 印制电路板翘曲度小于0.8 1.0%;e 对于贴装元器件采用波峰焊工艺的印制电路板必须按照贴装元器件的特点进行设计,元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮挡的原则;目前一般采用Sn63/Pb37 棒状共晶焊料, 熔点 183。使用过程中Sn 和 Pb 的含量分别保持在1%以内; 焊料的主要杂质的最