波峰焊接是電子行業(yè)較為普遍的一種自動(dòng)焊接技術(shù)，它具有焊接質(zhì)量可靠，焊點(diǎn)外觀光亮，飽滿，焊接一致性好，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省能源，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等特點(diǎn)。
波峰焊接工藝雖然具有當(dāng)今電子行業(yè)比較先進(jìn)的焊接手段，但隨著此 項(xiàng)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展提高，人們對(duì)自動(dòng)焊接技術(shù)的要求也越來(lái)越高。
目前，有些使用自動(dòng)焊接的廠家已將疵點(diǎn)率降到很低的限度，所說(shuō)的疵點(diǎn)不外乎是：連焊，漏焊，半焊，虛焊，假焊，拉尖，堆焊等等。
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自動(dòng)焊接設(shè)備
在自動(dòng)焊接過(guò)程中，使用設(shè)備的優(yōu)劣與焊接質(zhì)量有著直接的關(guān)系。如：焊接設(shè)備中的電器控制部分，鏈條傳動(dòng)裝置，傳送速度，波峰焊接錫的流向與傾斜角的控制，焊錫槽與助焊劑區(qū)的構(gòu)造，波峰錫槽噴流口及 錫泵的設(shè)計(jì)，助焊劑噴涂方式的選擇等等。在焊接過(guò)程中，即使焊接工藝條件及工藝過(guò)程基本相同，但由于設(shè)備的差異，所達(dá)到的焊接效果也會(huì)有較大差別。
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錫爐（焊錫機(jī)）的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)、各部位的作用
（1）錫爐（焊錫機(jī)）的種類(lèi)：
按錫爐的結(jié)構(gòu)來(lái)分，常見(jiàn)的有以下幾種
手浸錫爐
手浸噴流錫爐
自動(dòng)浸錫爐
高波峰錫爐
單波峰錫爐
雙波峰錫爐
單波、浸一體錫爐
（2） 幾種常見(jiàn)的錫爐（焊錫機(jī)）結(jié)構(gòu)及各部位的作用：
手浸錫爐：其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要有錫鍋、加熱管、溫度控制器、定時(shí)器、電源箱等組成。他的操作方法一般為浸蘸焊接方法，操作時(shí)先用刮板清除懸浮在焊料表面的氧化物和雜質(zhì)（手浸噴流錫爐及一般的波峰焊爐能保持錫面光潔無(wú)氧化物），將蘸有助焊劑的印制板傾斜一定的角度浸入焊料中，稍加壓力，然后左右擺動(dòng)一次或數(shù)次，最后再傾斜拉出焊料液面，時(shí)間為3-5秒。通 過(guò)這一操作能較好的完成印制板的焊接。
自動(dòng)浸錫錫爐：按清除氧化物的方法，可分為可兩種，既自動(dòng)溢流式浸錫機(jī)和自動(dòng)刮板式浸錫機(jī)。他們的結(jié)構(gòu)主要包括：助焊部分、預(yù)熱部分、錫鍋、冷卻部分、輸送部分、電器控制部分等。該自動(dòng)浸錫錫爐和高波峰焊機(jī)都是為元器件引線長(zhǎng)插而設(shè)計(jì)的。此錫爐的焊接方式有兩種。一種是必須使用車(chē)載工裝的，在焊接時(shí)，車(chē)載工裝沿著導(dǎo)軌軌跡升降，到焊接區(qū)時(shí)，車(chē)載工裝沿著導(dǎo)軌軌跡下降，使PCB焊盤(pán)與波峰接觸而焊接；另一種是采用節(jié)拍式，它是通過(guò)錫爐的升降來(lái)進(jìn)行焊接的。即在PCB到達(dá)錫爐上方時(shí)，輸送帶停止，錫爐通過(guò)控制氣缸或電極上升，讓波峰面與PCB接觸，從而完成焊接的。
高波、單波、雙波、波浸一體錫爐：
他們的結(jié)構(gòu)基本和自動(dòng)浸錫爐一樣，只是按其各自不同使用的特點(diǎn)，改變某些傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、噴錫方式、和控制方式。
（3）各部位的作用：
助焊區(qū)：故名思意，是讓PCB在焊接前涂覆助焊劑的區(qū)域，因其構(gòu)造不同，涂覆的方式也不相同。有浸蘸式、流動(dòng)式、發(fā)泡 式、噴霧式等等。
預(yù)熱區(qū)：是對(duì)涂覆助焊劑后的PCB進(jìn)行加熱，從而使助焊劑達(dá)到最佳活性的區(qū)域。根據(jù)加熱方式的不同，可將其分為：裸露電烙管預(yù)熱器、遠(yuǎn)紅外加熱陶瓷板預(yù)熱器、遠(yuǎn)紅外排管加熱預(yù)熱器、遠(yuǎn)紅外加熱陶瓷板加熱風(fēng)雙層預(yù)熱器、石英管式加熱預(yù)熱器等等。
預(yù)熱加熱的主要作用是：
1，促進(jìn)助焊劑活化；
2，揮發(fā)和烘干助焊劑內(nèi)的溶劑和水分；
3，防止印制板因過(guò)波峰急劇加熱而損傷PCB，為其提供一段過(guò)渡熱。
錫鍋的作用：焊料有泵（葉輪）從槽低位打到高位的噴嘴處，焊料在隆起處產(chǎn)生波峰（噴流式形成流動(dòng)鏡面），在波峰面上來(lái)不及形成氧化膜和雜物，可經(jīng)常保持潔凈狀態(tài)，印制板能在焊劑的潤(rùn)濕和活化的作用下，保證焊接質(zhì)量。
冷卻區(qū)： 冷卻區(qū)是為焊后的PCB進(jìn)行降溫的裝制。焊接后印制板的快速冷卻是非常必要的。印制板焊接后不快速冷卻，則由于焊 接后元器件引線殘留熱量的影響，其溫度還會(huì)繼續(xù)上升到較高的值。因此，焊接后必須盡快將熱量放出，以防止印制板銅箔的結(jié)合力下降和使元器件損壞。下圖是印制線路板上的晶體管引線根部的溫升和冷卻效果圖。
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有關(guān)焊接設(shè)備的選擇
選用焊接設(shè)備要與工廠實(shí)際情況和發(fā)展趨勢(shì)聯(lián)系起來(lái)，一旦選擇好焊接設(shè)備，就要建立起圍基板生產(chǎn)相應(yīng)的元器件，焊料及輔助材料應(yīng)用管理系統(tǒng)。
（1）一次性焊接設(shè)備（單波峰焊機(jī)、浸焊機(jī)、雙波峰焊機(jī)）實(shí)用于 短腳插件或中短腳插件法。此類(lèi)焊接設(shè)備對(duì)元器件可焊性的要求較高，二端元器件 需要成型加工采用自插機(jī)插件需要編帶，元器件二 次加工后的管理較嚴(yán)格，防止混料及氧化措施應(yīng)及時(shí)和正確，印制板的可焊性要求要好。
（2）二次焊接設(shè)備（高波或浸焊機(jī)→切腳機(jī)→單或雙波峰焊機(jī)）實(shí)用于長(zhǎng)腳插件，元器件可不需要二次加工。但由于受 傳輸夾具結(jié)構(gòu)的限制PCB的寬度不可能太寬，第一次焊接后PCB受熱變形后容易造成切腳時(shí)切壞基板，并影響第二次進(jìn)入輸送帶。此種焊接方式對(duì)元器件及印制板抗熱沖擊的性能要求較 高。元器件如開(kāi)關(guān)件、電感件、塑制元件及非線性元件經(jīng)過(guò)兩次熱沖擊將會(huì)出現(xiàn)早期失效，印制板也易變形。
DIP工藝技巧及缺陷分析
在原材料價(jià)格不斷上漲，勞動(dòng)力成本不斷上升的今天，企業(yè)能做的就是不斷降低自己的成本。DIP制造已經(jīng)成為一顆燙手山芋，接又難受，不接又不行，如何理性面對(duì)DIP制造訂單，減少DIP返修成為我們必須研究的課題。
一、DIP工藝--曲線分析
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
SMA類(lèi)型 元器件 預(yù)熱溫度
單面板組件 通孔器件與混裝 90~100
雙面板組件 通孔器件 100~110
雙面板組件 混裝 100~110
多層板 通孔器件 15~125
多層板 混裝 115~125
二、波峰焊問(wèn)題
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)波峰焊機(jī)。
焊點(diǎn)成型：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。防止橋聯(lián)的發(fā)生。
防止橋聯(lián)的發(fā)生
1、使用可焊性好的元器件/PCB
2、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
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
三、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)值通常控制在PCB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(chēng)“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。
四、焊接缺陷分析
1、沾錫不良POOR WETTING:
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)外界的污染物如油,脂,臘等,此類(lèi)污染物通?？捎萌軇┣逑?此類(lèi)油污有時(shí)是在印刷防焊劑時(shí)沾上的.
(2)SILICON OIL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SILICON OIL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.
(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.
(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.
(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。
2、局部沾錫不良：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).
3、冷焊或焊點(diǎn)不亮：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：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.
5、焊點(diǎn)錫量太大：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.
(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.
(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.
(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.
(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.
6、錫尖(冰柱)：
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.
(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.
(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.
(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.
(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.
(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.
7、防焊綠漆上留有殘錫：
(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(lèi)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.
(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.
(3)錫渣被PUMP打入錫槽內(nèi)再?lài)娏鞒鰜?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)
8、白色殘留物：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(lèi)物質(zhì)不會(huì)影響表面電阻質(zhì),但客戶(hù)不接受.
(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(lèi)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(zhuān)業(yè).
(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.
(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.
(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.
(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.
(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).
(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)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.
9、深色殘余物及浸蝕痕跡：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.
(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.
(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.
(3)有機(jī)類(lèi)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.
10、綠色殘留物：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,通常可用清洗來(lái)改善.
(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.
(2)COPPER ABIETATES是氧化銅與ABIETIC ACID (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(hù)不會(huì)同意應(yīng)清洗.
(3)PRESULFATE的殘余物或基板制作上類(lèi)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).
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(lèi)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(lèi)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.
12、針孔及氣孔：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.
(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.
(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).
(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.
13、TRAPPED OIL: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.
14、焊點(diǎn)灰暗：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.
(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.
(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(lèi)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(lèi)的助焊劑會(huì)造成ZINC OXYCHLORIDE可用1%的鹽酸清洗再水洗.
(3)在焊錫合金中,錫含量低者(如40/60焊錫)焊點(diǎn)亦較灰暗.
15、焊點(diǎn)表面粗糙:焊點(diǎn)表面呈砂狀突出表面,而焊點(diǎn)整體形狀不改變.
(1)金屬雜質(zhì)的結(jié)晶:必須每三個(gè)月定期檢驗(yàn)焊錫內(nèi)的金屬成分.
(2)錫渣:錫渣被PUMP打入錫槽內(nèi)經(jīng)噴流涌出因錫內(nèi)含有錫渣而使焊點(diǎn)表面有砂狀突出,應(yīng)為錫槽焊錫液面過(guò)低,錫槽內(nèi)追加焊錫并應(yīng)清理錫槽及PUMP即可改善.
(3)外來(lái)物質(zhì):如毛邊,絕緣材等藏在零件腳,亦會(huì)產(chǎn)生粗糙表面.
16、黃色焊點(diǎn)：系因焊錫溫度過(guò)高造成,立即查看錫溫及溫控器是否故障.
17、短路：過(guò)大的焊點(diǎn)造成兩焊點(diǎn)相接.
(1)基板吃錫時(shí)間不夠,預(yù)熱不足調(diào)整錫爐即可.
(2)助焊劑不良:助焊劑比重不當(dāng),劣化等.
(3)基板進(jìn)行方向與錫波配合不良,更改吃錫方向.
(4)線路設(shè)計(jì)不良:線路或接點(diǎn)間太過(guò)接近(應(yīng)有0.6mm以上間距);如為排列式焊點(diǎn)或IC,則應(yīng)考慮盜錫焊墊,或使用文字白漆予以區(qū)隔,此時(shí)之白漆厚度需為2倍焊墊(金道)厚度以上.
(5)被污染的錫或積聚過(guò)多的氧化物被PUMP帶上造成短路應(yīng)清理錫爐或更進(jìn)一步全部更新錫槽內(nèi)的焊錫.
后焊是SMT貼片加工之后的一道工序(特殊個(gè)例除外：只有插件的PCB板)，其加工流程如下：
1、對(duì)元器件進(jìn)行預(yù)加工
預(yù)加工車(chē)間工作人員根據(jù)BOM物料清單到物料處領(lǐng)取物料，認(rèn)真核對(duì)物料型號(hào)、規(guī)格，簽字，根據(jù)樣板進(jìn)行生產(chǎn)前預(yù)加工，利用自動(dòng)散裝電容剪腳機(jī)、電晶體自動(dòng)成型機(jī)、全自動(dòng)帶式成型機(jī)等成型設(shè)備進(jìn)行加工;
要求：
①整形后的元器件引腳水平寬度需要和定位孔寬度一樣，公差小于5%;
②元器件引腳伸出至PCB焊盤(pán)的距離不要太大;
③如果客戶(hù)提出要求，零件則需要進(jìn)行成型，以提供機(jī)械支撐，防止焊盤(pán)翹起。
2、貼高溫膠紙，進(jìn)板→貼高溫膠紙，對(duì)鍍錫通孔及必須在后焊的元器件進(jìn)行封堵;
3、DIP插件加工工作人員需帶靜電環(huán)，防止發(fā)生靜電，根據(jù)元器件BOM清單及元器件位號(hào)圖進(jìn)行插件，插件時(shí)要仔細(xì)認(rèn)真，不能差錯(cuò)、插漏;
4、對(duì)于插裝好的元器件，要進(jìn)行檢查，主要檢查元器件是否插錯(cuò)、漏插;
5、對(duì)于插件無(wú)問(wèn)題的PCB板，下一環(huán)節(jié)就是波峰焊接，通過(guò)波峰焊機(jī)進(jìn)行全方位自動(dòng)焊接處理、牢固元器件;
6、拆除高溫膠紙，然后進(jìn)行檢查，在這一環(huán)節(jié)主要是目檢，通過(guò)肉眼觀察焊接好的PCB板是否焊接完好;
7、對(duì)于檢查出未焊接完整的PCB板要進(jìn)行補(bǔ)焊，進(jìn)行維修，以防出現(xiàn)問(wèn)題;
8、后焊，這是針對(duì)特別要求的元器件而設(shè)定的工序，因?yàn)橛械脑骷鶕?jù)工藝和物料的自身限制不能直接通過(guò)波峰焊機(jī)進(jìn)行焊接，需要通過(guò)手工完成;
9、對(duì)于所有元器件都焊接完成之后的PCB板要進(jìn)行功能測(cè)試，測(cè)試各功能是否正常，如果檢查出功能缺陷，要進(jìn)行維修再測(cè)試處理。
DIP插件后焊工序和SMT貼片工序一樣重要，DIP插件專(zhuān)設(shè)一個(gè)車(chē)間，無(wú)鉛和有鉛生產(chǎn)線分開(kāi)，質(zhì)量控制部門(mén)嚴(yán)格把控，杜絕瑕疵品上市。
波峰焊是現(xiàn)代電子制造重要工藝之一，雖然它一直受到SMT技術(shù)的沖擊，但還是有相當(dāng)多的電子元器件無(wú)法完全采用SMT封裝技術(shù)替代，如高可靠性要求的插拔連接器，一些大功率電解電容等。因此波峰焊還會(huì)在電子制造領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
那么波峰焊焊接制程有哪些不良？原因是什么？又如何改善呢？
焊接過(guò)程是一個(gè)熱加工過(guò)程，一個(gè)優(yōu)良的焊接效果，需要考慮焊料配方、助焊劑、元件和PCB的匹配、工裝設(shè)計(jì)及過(guò)程控制參數(shù)等。一個(gè)不好的結(jié)果可能有多個(gè)原因，本文就一些常見(jiàn)的焊接不良、產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出改善建議。
波峰焊常見(jiàn)不良如下：
常見(jiàn)波峰焊不良
多錫
PTH焊料填充不足
白斑
拉尖
退潤(rùn)濕和不潤(rùn)濕
板子變形
連錫
焊點(diǎn)空洞
溢錫
錫球
吹孔或針孔
冷焊
漏焊
助焊劑殘留
多錫
多錫焊點(diǎn)特點(diǎn)是焊錫將焊接引腳完全包裹，且潤(rùn)濕角度大于90度。
如果多錫不良是整板批量性的，首先檢查的是溫度因素。預(yù)熱溫度和熔錫溫度過(guò)低都會(huì)使得熔錫的粘度高而造成多錫不良。建議重新優(yōu)化焊接溫度曲線。
錫爐里的銅含量過(guò)高也會(huì)使得錫爐里的熔錫粘度升高，造成多錫不良。建議要定期檢測(cè)熔錫的銅含量，保證銅的含量在可控的范圍內(nèi)。
如果設(shè)備參數(shù)正常，就要考慮PCB的可焊性問(wèn)題。焊盤(pán)和焊接孔過(guò)分氧化和污染等因素使得其可焊性極差，造成熔錫無(wú)法充分潤(rùn)濕焊接表面，只能形成包裹狀。這種情況建議對(duì)PCB進(jìn)行可焊性分析，如需要可增加SEM和EDX檢測(cè)，最終督促板廠改善制程提高PCB板質(zhì)量和運(yùn)輸保護(hù)。
助焊劑活性降低也有可能造成此不良，因?yàn)榛钚缘偷闹竸┮呀?jīng)不能發(fā)揮其助焊的作用，此時(shí)建議更換助焊劑。
多錫有時(shí)會(huì)集中發(fā)生在同一個(gè)元件。此種情況往往是元件的可焊性差造成。建議對(duì)元件進(jìn)行可焊性分析，如有必要將元件退回廠家并督促?gòu)S家提高物料質(zhì)量和運(yùn)輸保護(hù)。
多錫集中在同一類(lèi)元件，也有可能是因?yàn)镻CB設(shè)計(jì)中沒(méi)有使用花盤(pán)式的隔熱設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)于直接與多個(gè)接地層/電源層連接的焊接孔。因?yàn)闊o(wú)隔熱設(shè)計(jì)加速了焊接過(guò)程中的熱量損失，造成焊接溫度低，最終導(dǎo)致熔錫無(wú)法潤(rùn)濕爬升，反而在焊盤(pán)位置堆積，形成多錫不良。
拉尖
拉尖指的是不正常的圓錐狀或者釘裝焊點(diǎn)。拉尖的原因主要是焊料在冷卻時(shí)來(lái)不及收縮所造成。此類(lèi)焊點(diǎn)可能在系統(tǒng)組裝時(shí)與鄰板距離太近違反最小電氣間隙要求或發(fā)生短路。
拉尖跟溫度有很大的直接關(guān)系，預(yù)熱溫度低，熔錫溫度低都會(huì)使得過(guò)波峰后由于溫度不足，熔錫無(wú)法有效收縮。熔錫溫度低同時(shí)增加了熔錫的粘度，加劇了拉尖的形成。建議重新設(shè)置測(cè)量溫度曲線。
助焊劑也和拉尖有很大的關(guān)系。當(dāng)助焊劑的活性不夠或者濃度下降時(shí)，助焊劑就無(wú)法勝任去氧化和降低表面張力的作用，使得熔錫離開(kāi)錫爐時(shí)無(wú)法有效收縮。增大助焊劑濃度、活性和噴涂量，增加助焊劑的噴涂壓力改善它的穿透力都有助于拉尖的消除。
當(dāng)鏈速過(guò)快時(shí)，多余的焊料也有可能來(lái)不及被拉回到錫爐，造成拉尖。
個(gè)別由于焊接腳穿出過(guò)長(zhǎng)造成的拉尖，就要將焊接腳剪短。建議焊接腳穿出（L）不要大于2mm。
連錫
連錫又稱(chēng)橋接是相鄰的不應(yīng)連接在一起的焊點(diǎn)由焊料連在了一起。這種連接必定會(huì)導(dǎo)致電氣故障。
連錫的預(yù)防要從源頭-設(shè)計(jì)-開(kāi)始，所以DFM分析尤為重要。如選用pitch不小于2mm的PTH元件，焊接腳穿出不要超出2mm，銅環(huán)的間距不要小于0.5mm，銅環(huán)間增加白油，元件長(zhǎng)度方向與板在軌道的運(yùn)行方向一致，等等。
如果元件的pitch過(guò)小，銅環(huán)的間距過(guò)小，建議將焊接腳穿出剪小到0.5mm，同時(shí)在托盤(pán)適當(dāng)位置增加拖錫片（鈦合金，馬口鐵鍍鎳），以降低連錫的的風(fēng)險(xiǎn)。
熔錫溫度低，熔錫的流動(dòng)性就差，會(huì)造成連錫；預(yù)熱溫度低，帶來(lái)焊接時(shí)溫度不足，也會(huì)造成連錫。所以，適當(dāng)提高溫度，有助于改善連錫不良。
鏈速要適當(dāng)。鏈速過(guò)低可能加速flux的消耗，使得焊料的潤(rùn)濕下降，造成連錫。
更換活性更強(qiáng)的助焊劑有助于減少連錫，因?yàn)榛钚詮?qiáng)的助焊劑可以增加潤(rùn)濕性。
錫球
錫球是指波峰焊接后小型球狀焊錫殘留在板子上，阻焊膜或?qū)w上。
首先對(duì)PCB板進(jìn)行適當(dāng)烘烤，排除濕氣。過(guò)波峰時(shí)，水氣會(huì)造成錫濺，進(jìn)而產(chǎn)生錫球不良。
助焊劑過(guò)多或預(yù)熱溫度偏低可能導(dǎo)致溶劑或水分不能完全蒸發(fā)，過(guò)波峰的時(shí)候會(huì)有濺錫的現(xiàn)象而導(dǎo)致錫珠的產(chǎn)生。建議減少助焊劑的噴涂量，升高預(yù)熱溫度。
冷焊
冷焊是由于熱量不足等原因造成焊點(diǎn)出現(xiàn)潤(rùn)濕不佳，呈灰色和有褶皺。
此類(lèi)不良通常是因?yàn)闊崃坎蛔闶沟煤附訒r(shí)間短，造成焊點(diǎn)灰暗。適當(dāng)增加焊接時(shí)間、調(diào)高預(yù)熱溫度和熔錫溫度有助于不良的改善。
如果焊點(diǎn)看似碎裂、不平,大部分原因是元件在焊錫正要冷卻形成焊點(diǎn)時(shí)振動(dòng)而造成,這種情況下要注意鏈爪是否有異常振動(dòng)。
焊接面氧化或者污染也會(huì)導(dǎo)致冷焊，需要嚴(yán)控來(lái)料儲(chǔ)存和移動(dòng)中的保護(hù)。
助焊劑殘留
當(dāng)助焊劑沒(méi)從焊料中完全清除則發(fā)生助焊劑殘留。助焊劑有腐蝕性會(huì)影響焊點(diǎn)可靠性。
減少助焊劑的噴涂量或者適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，增大助焊劑的消耗，可以減少助焊劑殘留。
助焊劑中松香樹(shù)脂固體含量過(guò)多或是品質(zhì)不好很容易容易造成殘留過(guò)多，要根據(jù)產(chǎn)品更換助焊劑。
適當(dāng)增加焊接時(shí)間以增大助焊劑的消耗，也可以減少助焊劑的殘留。
白斑
白斑是一種發(fā)生在PCB內(nèi)部的不良，主要是玻璃纖維與樹(shù)脂母材部分分離。此不良通常與熱應(yīng)力有關(guān)。
因?yàn)榇巳毕菖c熱應(yīng)力有關(guān)，因此，適當(dāng)提高預(yù)熱溫度，降低焊接溫度，減少焊接時(shí)間，從總體上降低PCB板材受到的熱沖擊，以降低白斑產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。
低Tg的PCB用于無(wú)鉛制程，也可能會(huì)導(dǎo)致白斑的產(chǎn)生。因?yàn)榈蚑g的PCB往往無(wú)法承受無(wú)鉛制程的高溫沖擊，發(fā)生局部分層形成白斑。建議無(wú)鉛制程的PCB的Tg要不小于150度。
鋪銅不平衡也是白斑產(chǎn)生的原因之一。鋪銅不平衡，使得PCB各部CTE不同，受熱膨脹不平衡而產(chǎn)生白斑不良。因此，在PCB的DFM階段要做好鋪銅平衡處理。
板子變形
板子變形的特點(diǎn)是PCB板受熱發(fā)生形變時(shí)，由于各向形變不均發(fā)生彎曲，扭轉(zhuǎn)而導(dǎo)致變形。
鋪銅不平衡也是變形產(chǎn)生的原因之一。鋪銅不平衡，使得PCB熱漲時(shí)的CTE不平衡，從而產(chǎn)生變形。因此，在PCB的DFM階段要做好鋪銅平衡處理。
焊接溫度過(guò)高，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也可能造成板子變形。因?yàn)楦邷貢r(shí)間長(zhǎng)都增加了PCB的熱變形量，也就加大了變形的風(fēng)險(xiǎn)。適當(dāng)降低熔錫溫度，增加鏈速，有助于減少板子的變形。
由于波峰焊的特點(diǎn)使得焊接面和非焊接面存在一定的溫差，PCB的變形無(wú)法避免。夾具的設(shè)計(jì)對(duì)于PCB的變形卻有很大的改善，如適當(dāng)增加壓條，保持PCB與托盤(pán)內(nèi)腔壁0.5mm的間隙，增加帶彈簧桿的壓蓋等以補(bǔ)償或引導(dǎo)PCB的熱漲冷縮。
溢錫
溢錫指熔錫流到PCB的非焊接面，造成非正常焊點(diǎn)或者錫塊。
錫波過(guò)高是產(chǎn)生此不良的重要原因。錫波高意味著熔錫對(duì)PCB板的壓力大，流體形態(tài)的熔錫就可能通過(guò)焊接孔涌到PCB的非焊接面，造成溢錫。一般錫波位于PCB厚度方向的1/2 - 2/3處為宜，實(shí)際的高度需要根據(jù)具體產(chǎn)品設(shè)置。
托盤(pán)磨損也有可能造成溢錫，因?yàn)橥斜P(pán)磨損過(guò)大造成托盤(pán)過(guò)爐時(shí)沉錫過(guò)低，造成PCB吃錫深度變大。所以要及時(shí)報(bào)廢磨損無(wú)法使用的夾具，也可在托盤(pán)與導(dǎo)軌接觸的部位增加不銹鋼塊以減少托盤(pán)的磨損。
波峰焊中常常出現(xiàn)錫球，主要原因有兩方面：
第一，由于焊接印制板時(shí)，印制板上的通孔附近的水分受熱而變成蒸汽。如果孔壁金屬鍍層較薄或有空隙，水汽就會(huì)通過(guò)孔壁排除，如果孔內(nèi)有焊料，當(dāng)焊料凝固時(shí)水汽就會(huì)在焊料內(nèi)產(chǎn)生空隙（針眼），或擠出焊料在印制板正面產(chǎn)生錫球。
第二，在印制板反面（即接觸波峰的一面）產(chǎn)生的錫球是由于波峰焊接中一些工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而造成的。如果助焊劑涂覆量增加或預(yù)熱溫度設(shè)置過(guò)低，就可能影響焊劑內(nèi)組成成分的蒸發(fā)，在印制板進(jìn)入波峰時(shí)，多余的焊劑受高溫蒸發(fā)，將焊料從錫槽中濺出來(lái)，在印制板面上產(chǎn)生不規(guī)則的焊料球。
針對(duì)上述兩面原因，我們采取以下相應(yīng)的解決措施：
第一，通孔內(nèi)適當(dāng)厚度的金屬鍍層是很關(guān)鍵的，孔壁上的銅鍍層最小應(yīng)為25um,而且無(wú)空隙。
第二，使用噴霧或發(fā)泡式涂覆助焊劑。發(fā)泡方式中，在調(diào)節(jié)助焊劑的空氣含量時(shí)，應(yīng)保持盡可能產(chǎn)生最小的氣泡，泡沫與PCB接觸面相對(duì)減小。
第三，波峰焊機(jī)預(yù)熱區(qū)溫度的設(shè)置應(yīng)使線路板頂面的溫度達(dá)到至少100°C。適當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度不僅可消除焊料球，而且避免線路板受到熱沖擊而變形。
波峰焊中出現(xiàn)錫球的原因較多，但總的說(shuō)來(lái)，主要是由于材料受潮引起，另外，助焊劑的涂布方式也很重要，超聲噴霧效果很好，如果是采用水基助焊劑，預(yù)熱區(qū)的長(zhǎng)度三段,1.8米很重要，預(yù)熱區(qū)應(yīng)采用熱風(fēng)。另外，生產(chǎn)環(huán)境的濕度也應(yīng)嚴(yán)格控制。
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