SMT焊接上锡不良分析

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SMT焊接上锡不良分析

编辑:时运电子

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長度方向上幾乎都保持靜態﹐在波峰焊接過程中﹐PCB接觸到錫波的前沿表面﹐氧化皮破裂﹐PCB前面的錫波無皸褶地被推向前進﹐這說明整個氧化皮與PCB以同樣的速度移動波峰焊機。

焊點成型:當PCB進入波峰面前端(A)時﹐基板與引腳被加熱﹐並在未離開波峰面(B)之前﹐整個PCB浸在焊料中﹐即被焊料所橋聯﹐但在離開波峰尾端的瞬間﹐少量的焊料由於潤濕力的作用﹐粘附在焊盤上﹐並由於表面張力的原因﹐會出現以引線為中心收縮至最小狀態﹐此時焊料與焊盤之間的潤濕力大於兩焊盤之間的焊料的內聚力。因此會形成飽滿﹐圓整的焊點﹐離開波峰尾部的多餘焊料﹐由於重力的原因﹐回落到錫鍋中。

防止橋聯的發生:

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的預熱溫度﹐增加焊盤的濕潤性能

4、提高焊料的溫度

5、去除有害雜質﹐減低焊料的內聚力﹐以利於兩焊點之間的焊料分開。

波峰焊機中常見的預熱方法

1、空氣對流加熱

2、紅外加熱器加熱

3、熱空氣和輻射相結合的方法加熱

波峰焊工藝曲線解析

1、潤濕時間:指焊點與焊料相接觸後潤濕開始的時間

2、停留時間CB上某一個焊點從接觸波峰面到離開波峰面的時間,停留/焊接時間的計算方式

是﹕停留/焊接時間=波峰寬/速度

3、預熱溫度:預熱溫度是指PCB與波峰面接觸前達到的溫度(見右表)

4、焊接溫度: 焊接溫度是非常重要的焊接參數﹐通常高於焊料熔點(183°C )50°C ~60°C 大多數情況是指焊錫爐的溫度實際運行時﹐所焊接的PCB 焊點溫度要低於爐溫﹐這是因為PCB吸熱的結果

SMA類型元器件預熱溫度

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

波峰焊工藝參數調節

1、波峰高度:波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。其數值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,過大會導致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“橋連”

2、傳送傾角:波峰焊機在安裝時除了使機器水準外﹐還應調節傳送裝置的傾角﹐通過傾角

的調節﹐可以調控PCB與波峰面的焊接時間﹐適當的傾角﹐會有助於焊料液與PCB更快的剝離﹐使之返回錫鍋內

3、熱風刀:所謂熱風刀﹐是SMA剛離開焊接波峰後﹐在SMA的下方放置一個窄長的帶開

口的“腔體”﹐窄長的腔體能吹出熱氣流﹐尤如刀狀﹐故稱“熱風刀”

4、焊料純度的影響:波峰焊接過程中﹐焊料的雜質主要是來源於PCB上焊盤的銅浸析﹐過

量的銅會導致焊接缺陷增多

5、助焊劑

6、工藝參數的協調:波峰焊機的工藝參數帶速﹐預熱時間﹐焊接時間和傾角之間需要互相協調﹐反復調整。

波峰焊接缺陷分析:

1.沾錫不良POOR WETTING:

這種情況是不可接受的缺點,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.

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.

1-3.常因貯存狀況不良或基板制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.調整錫膏粘度。

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: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: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:通常在評定一個焊點,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.

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.

6.錫尖(冰柱) :

此一問題通常發生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件腳頂端或焊點上發現有冰尖般的錫.

6-1.基板的可焊性差,此一問題通常伴隨著沾錫不良,此問題應由基板可焊性去探討,可試由提升助焊劑比重來改善.

6-2.基板上金道(PAD)面積過大,可用綠(防焊)漆線將金道分隔來改善,原則上用綠(防焊)漆線在大金道面分隔成5mm乘10mm區塊.

6-3.錫槽溫度不足沾錫時間太短,可用提高錫槽溫度加長焊錫時間,使多餘的錫再回流到錫槽來改善.

6-4.出波峰後之冷卻風流角度不對,不可朝錫槽方向吹,會造成錫點急速,多餘焊錫無法受重力與內聚力拉回錫槽.

6-5.手焊時產生錫尖,通常為烙鐵溫度太低,致焊錫溫度不足無法立即因內聚力回縮形成焊點,改用較大瓦特數烙鐵,加長烙鐵在被焊對象的預熱時間.

7.防焊綠漆上留有殘錫:

7-1.基板製作時殘留有某些與助焊劑不能相容的物質,在過熱之,後餪化產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溶劑),,氯化烯類等溶劑來清洗,若清洗後還是無法改善,則有基板層材CURING不正確的可能,本項事故應及時回饋基板供應商.

7-2.不正確的基板CURING會造成此一現象,可在插件前先行烘烤120℃二小時,本項事故應及時回饋基板供應商.

7-3.錫渣被PUMP打入錫槽內再噴流出來而造成基板面沾上錫渣,此一問題較為單純良好的錫爐維護,錫槽正確的錫面高度(一般正常狀況當錫槽不噴流靜止時錫面離錫槽邊緣10mm高度)

8.白色殘留物:在焊接或溶劑清洗過後發現有白色殘留物在基板上,通常是松香的殘留物,這類物質不會影響表面電阻質,但客戶不接受.

8-1.助焊劑通常是此問題主要原因,有時改用另一種助焊劑即可改善,松香類助焊劑常在清洗時產生白班,此時最好的方式是尋求助焊劑供應商的協助,產品是他們供應他們較專業.

8-2.基板製作過程中殘留雜質,在長期儲存下亦會產生白斑,可用助焊劑或溶劑清洗即可.

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