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公共资料

波峰焊相关参数及原理以及过炉后不良分析

发布日期:2015/1/17 15:48

波峰焊相关参数及原理以及过炉后不良分析 预热作用 1. 助焊剂中的溶剂成份在通过预热器时,将会受热挥发。从而避免溶剂成份在经过液面时高温气化造成炸裂的现象发生,最终防止产生锡粒的品质隐患。 •2. 待浸锡产品搭载的部品在通过预热器时的缓慢升温,可避免过波峰时因骤热产生的物理作用造成部品损伤的情况发生。 •3. 预热后的部品或端子在经过波峰时不会因自身温度较低的因素大幅度降低焊点的焊接温度,从而确保焊接在规定的时间内达到温度要求。 波峰一及波峰二的作用 •波峰一主要是:针对SMD的贴片存在阴影效应,由于焊料的"遮蔽效应"容易出现较严重的质量问题,如漏焊、焊缝不充实等缺陷。 •波峰二主要是:焊点的质量,起到修复,防止连焊、拉尖、虚焊、毛刺等不良的产生。 冷却作用 其实加装冷却装置的主要目的是加速焊点的凝固,焊点在凝固的时候表面的冷却和焊点内部的冷却速度将会加大,形成锡裂.缩锡,有的还会从PCB板内排出气体形成锡洞,针孔等不良.加装了冷却装置后,加速了焊点的冷却速度,使焊点在脱离波峰后迅速凝固,大大降低了类似情况的发生。 喷雾系统作用 •助焊剂系统是保证焊接质量的第一个环节,其主要作用是均匀地涂覆助焊剂,除去PCB和元器件焊接表面的氧化层和防止焊接过程中再氧化。助焊剂的涂覆一定要均匀,尽量不产生堆积,否则将导致焊接短路或开路。 •助焊剂系统有多种,包括喷雾式、喷流式和发泡式。目前一般使用喷雾式助焊系统,采用免清洗助焊剂,这是因为免清洗助焊剂中固体含量极少,不挥发无含量只有1/5~1/20。所以必须采用喷雾式助焊系统涂覆助焊剂,同时在焊接系统中加防氧化系统,保证在PCB上得到一层均匀细密很薄的助焊剂涂层,这样才不会因第一个波的擦洗作用和助焊剂的挥发,造成助焊剂量不足,而导致焊料桥接和拉尖。 •喷雾式有两种方式:一是采用超声波击打助焊剂,使其颗粒变小,再喷涂到PCB板上。二是采用微细喷嘴在一定空气压力下喷雾助焊剂。这种喷涂均匀、粒度小、易于控制,喷雾高度/宽度可自动调节,是今后发展的主流。 运输作用 运输带的主要用途是将电路底板送入波峰焊锡机,沿途经助焊剂添加区,预热区,波峰区,冷却区等。 助焊剂作用 •助焊剂(FLUX)这个字来源于拉丁文“流动”(Flowinsoldering)的意思,但在此它的作用不只是帮助流动,还有其他功能。 •  助焊剂的主要功能有:   1、清除焊接金属表面的氧化膜;   2、在焊接物表面形成一液态的保护膜隔绝高温时四周的空气,防止金属表面的再氧化;   3、降低焊锡的表面张力,增加其扩散能力;   4、焊接的瞬间,可以让熔融状的焊锡取代,顺利完成焊接。 •主要“辅助热传导”、“去除氧化物”、“降低被焊接材质表面张力”、“去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积”、“防止再氧化”等。 焊锡的一些影响因素 连锡影响的一些因素:助焊剂流量、比重、松香含量还有它的活性及耐温度。预热温度,过输速度,导轨角度,焊接时间,两波之间温差,两波之间的距离,波形,波峰流速,两波的高低,波峰不平,过炉方向,焊盘设计过大,焊盘设计过近,没有托锡点,锡的铜含量,PCB质量,PCB受潮,环境因素,锡炉温度。 连锡的一些解决对策 •1、 不适当的预热温度。过低的温度将造成助焊剂活化不良或PCB板面温度不足,从而导致锡温不足,使液态焊料润湿力和流动性变差,相邻线路间焊点发生桥连; 2、 PCB板板面不洁净。板面不洁净的情况下,液态焊料在PCB表面的流动性会受到一定程度的影响,尤其在脱离的瞬间,焊料被阻塞在焊点间,形成桥连; •3、 焊料不纯,焊料中所合杂质超过允许的标准,焊料的特性将会发生变化,浸润或流动性将逐渐变差,如果含锑超过1.0%,砷超过0.2%,镉超过0.15%,焊料的流动性将下降25%,而含砷低于0.005%则会脱润湿; 4、 助焊剂不良,不良的助焊剂不能洁净PCB,使焊料在铜箔表面的润湿力降低,导致浸润不良; •5、PCB板浸锡过深,此情况易产生于IC类元件或引脚密度较大的通孔元件,其形成的本质原因是吃锡时间过长,助焊剂被完全分解或不锡流畅,焊点没有在好的状态下脱锡; 6、元件引脚偏长,其造成元件桥连的原因是过长的引脚导致相邻的焊点在脱离焊料波峰时不能“单一”的脱锡,或者说过长的引脚在锡温中浸泡时间过长,引脚表面的助焊剂被焦化,焊料在引脚之间的流动性变差,造成了桥连形成的可能性; •7、PCB板夹持行走速度,在焊接工艺中,行走速度应尽可能的在满足焊接时间的条件下进行调节,预热温度的设定则在满足助焊剂的活化条件,以上任何环节的不协调(低温、高温、锡温不正确,浸锡时间不足等)都会造成桥连的形成;另一方面,速度的匹配与焊料波峰的相对流速也存在一定的联系。当PCB前行的“力”与焊料波峰向前导流槽流动“力”能相互抵消时,此状态为最佳的焊接状态,此时PCB在焊料上形成的脱锡点为“0”点。这种情况针对于IC及排插类元器件应用性相对较强; 8、PCB板焊接角度,理论上角度越大,焊点在脱离波峰时前后焊点脱离波峰时共面的几率越小,桥连的几率也越小。但由于焊料本身的浸润特性决定了焊接的角度。一般来讲有铅焊接角度在4°到9°之间根据PCB板设计可调节,无铅焊接在4°到6°之间根据客户PCB板设计可调节。需要注意在大角度的焊接工艺中,PCB板的浸锡前端会出现吃锡不足成不上锡的情况,这时由于PCB板受热向中间凹所造成的,若出现此类情况应当适当减低焊接角度。 9、 PCB设计不良,此类情况常见于元件密度大时焊盘形状设计不良或者排插及IC类元器件的焊接方向错误。 10 PCB板变形,此情况会导致PCB左中右三处压波深度不一致,且造成吃锡深的地方锡流不畅,易产生桥连。PCB变形的因素大致有如下: (1) 预热或焊料温度过高; (2) PCB板夹持过紧; • (3) 传送速度太慢,PCB板在高温下时间过长。 虚焊 指在焊接表面上未形成适宜厚度的铜锡合金,主要是由于润湿度不够所造成的。 产生的原因分析如下 •1、预热温度过低,此情况将导致助焊剂活化不良或焊点温度过低在焊接的瞬间无法达到润湿所要的温度,常见于纤维板。处理方案以温度曲线为标准。 2、运输速度过快,此情况的原因是因为过快的链速导致PCB在预热区温度不够或在波峰浸润的时间不足。处理方案以温度曲线为标准。 3、PCB板设计不良,此情况常见于高密度SMT元件或小型封装体的焊接方向不良。处理方案为在能够改良设计的前提下尽可能作出修改,其次在炉子方面应尽量使第一波峰的冲击流速加快,并保证2秒钟左右的浸润时间。而通孔插装元件的形成常见于元件引脚细,但通孔设计过大。 4、助焊剂不良,此情况常见于板面元件大片焊接不良,但助焊剂的流量及喷涂量在满足正常生产的控制范围以内,形成原因是待焊点无法得到正常的清洁,待焊点表面污染物阻挡住了焊锡对焊盘的浸润。 •5、部品或焊盘氧化,此情况见于整片PCB中若干通孔元器件,当发生此类状况后可清晰地见到部品或焊盘表面有污染物(锈迹或油渍)覆盖。此时应加强对元器件或PCB的来料管理,以及存放管理。当然,在发生此情况以后通过手工修补可解决虚焊,这是由于波峰焊接和手工焊接机理不同所导致的。 6、锡温不合适,此情况常见于纤维板。当锡温偏低时,由于纤维板吸热量大,与PCB板接触处的锡温供应不足,导致焊料降温过大,从而使得焊料的流动性变差,润湿力下降,无法浸润焊点。当锡温过高时,焊料本身的表面张力增大,附着力减小,毛细功能降低,漫流性变差,在脱锡的瞬间,焊点表面的焊料被焊接槽内的焊料拉回焊锡槽,从而导致了焊点干瘪,少锡。处理方案以温度曲线为准。链条抖动,此情况见于生产中偶然性的出现在单片的PCB上,且PCB上元件桥连较多。发生此情况应当加强设备的维护保养,另须注意钛爪是否有损坏,造成夹板不良,从而使链条抖动。 拉尖 PCB板经过波峰焊后,焊点上焊料呈乳石状或水柱形状称之为拉尖。其本质可理解为焊料受重力大于焊料内部应力。 产生原因分析如下 •1、 PCB传送速度不合适。传送速度的设定请满足焊接工艺要求,一般若速度适合焊接工艺,则拉尖的形成可与此项不相干。 2、 浸锡过深。它会造成焊点在脱离前助焊剂被完全焦化,因PCB板表面温度过高,在PCB脱锡焊料会因漫流性变差在焊点上堆积大量焊料,形成拉尖。应适当减少吃锡深度或加大焊接角度。 3、 助焊剂不良或量太少。此原因将导致焊料在待焊点表面无法发生润湿,且焊料在铜箔表面的漫流性极差,此时会在PCB板上产生大面积的拉尖。 •4、 预热温度或锡温偏差过大。过低的温度会使PCB进入焊料后,焊料表面温度下降过多,导致流动性变差,大量的焊料会堆积在焊点表面产生拉尖,而过高的温度会使助焊剂焦化,使焊料的润湿性及漫流性变差,可能会形成拉尖。 5、 传送角度过低。PCB传送角度过低,焊料在流动性相对差的情况下容易在焊点表面堆积,焊料冷凝过程中终因重力大过焊料内部应力,形成拉尖。 6、 焊料波峰流速。焊料波峰对焊点冲刷力过低,焊料的流动性在差的状态下,尤其是无铅锡,焊点会将大量的焊点吸附上,易造成焊料过多,产生拉尖。 锡柱 PCB板焊接后焊点呈圆柱状态。其形成原因大致有如下:助焊剂不良: 1. 一般来讲助焊剂不良易形成桥连及虚焊,拉尖,但相对于某些的元件来讲,形成锡柱也是可能的,尤其是在纤维板上的多层印刷电路间的工艺孔。 2、焊盘表面氧化,二层以上纤维板的通孔待焊表面氧化,而内部正常,焊接时焊料在通孔内得到润湿及延展,而在焊盘表面得不到润湿及延展,可能形成锡柱。 3、浸锡时间过长,过长的浸锡可能会使通孔内部润湿后,而焊点表面的助焊剂被焦化,导致焊料流动性变差,在焊盘表面吸附过多形成锡柱。 焊点光泽差 •焊点光泽暗白,无光泽。无铅焊料在使用免洗助焊剂的情况下焊点暗淡无光泽不计入不良,因为无铅焊料的特性决定了焊点的状态。不良原因大致有如下几点: •1、焊锡质量差。焊料被杂质金属污染严重,其本身的特性已改变,焊点表面有明显黑色杂物, •2、预热或焊料温度过低情况下简单的PCB无桥连等不良,但焊点发白,无光泽,其原因是焊料焊接时温度过低, •3、PCB焊盘轻度氧化,此情况下焊接后的焊点表面粗糙。

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