波峰焊简介与异常处理综述.pptx

波峰焊简介与异常介绍 By DRD41 witfish 焊接辅材 无铅锡条 成份：由锡、银和铜组成的合金化合物，Sn：96.5%、Ag ：3.0%；Cu：0.5% 熔点：217°C； 公司目前使用的型号有：ALPHA SACX0307 助焊剂 成份：有机溶剂、松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活 性剂、有机酸活化剂、防腐蚀剂、助溶剂、成膜剂 公司目前使用的型号有：ALPHA EF8000 此种助焊剂为无铅免清洗助焊剂 助焊剂的作用 去除被焊金属表面的氧化物 促使热从热源向焊接区传递 降低融熔焊料表面张力,增强润湿性 防止焊接时焊料和焊接面的再氧化 助焊剂的特性要求 熔点比焊料低，扩展率＞85%；  黏度和比重比熔融焊料小，容易被置换，不产生毒 气焊剂的比重可以用溶剂来稀释,一般控制在0.82- 0.84； 免清洗型助焊剂要求固体含量＜2.0wt%,不含卤化物 ，焊后残留物少，不产生腐蚀作用，绝缘性能好,绝缘 电阻＞1×10¹¹Ω； 水清洗、半水清洗和溶剂清洗型助焊剂要求焊后易 清洗； 常温下储存稳定； 波峰焊原理 PCB传输方向 喷涂助焊剂 预热1区 预热2区预热3区 第1、2波峰冷却 传感器 工作流程图 一般我们采用单波峰制程，第一波峰关闭 喷涂助焊剂 已插完成元器件的电路板，将其嵌入治具，由机器 入口处的接驳装置以一定的倾角和传送速度送入波 峰焊机内，然后被连续运转的链爪夹持，途径传感 器感应，喷头沿着治具的起始位置来回匀速喷雾， 使电路板的裸露焊盘表面、焊盘过孔以及元器件引 脚表面均匀地涂敷一层薄薄的助焊剂。

PCB板预加热 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高温再 氧化的作用； 使PCB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PCB板和元器件 进入预热区域，PCB板焊接部位被加热到润湿温度， 同时，由于元器件温度的升高，避免了浸入熔融焊料 时受到大的热冲击预热阶段，PCB表面的温度应在 75 ~ 110 ℃之间为宜 预热作用： 波峰焊接 叶泵叶泵 移动方向移动方向 焊料焊料 冷却与氮气保护 冷却阶段 冷却使PCB板的温度急剧下降可明显改善无铅焊料共 晶生产时产生的空泡及焊盘剥离问题 氮气保护 在焊接整个过程中，在预热阶段和焊接区加有氮气保 护可有效防止裸铜和共晶焊料氧化，大幅提高润湿性 和流动性，确保焊点的可靠性 波峰焊温度曲线 预热一预热二预热三波峰焊接 温度/ºC45-5575-85100-120255-265 t2 温度/ºC 时间/ºC 200 150 300 t3 t1 t2+t3=3-5s t1=70-120s 预热一预热二 预热三 焊接区 冷却 波峰焊接中的缺陷 波峰焊接是产生PCB组件缺陷的主要原因，在整 个组装过程中它引起的缺陷高达50%。

当PCB有上千 个焊点时，焊接必须要有很高的成功率才行 波峰焊接过程中基本上都是在PCB上来进行的， 因此在PCB上焊接缺陷主要反映在虚焊、不润湿、反 润湿、焊点轮廓敷形（以下简称敷形）不良、连焊（ 或桥连）、拉尖、空洞、针孔、“放炮”孔、扰动焊 点或断裂焊点、暗色焊点或颗料状焊点等方面 影响波峰焊接效果一些主要因素 波峰焊 接效果 引线和孔径 引线和焊盘直径 图形密度 图形形状 图形方向 安装方式 洁净度 成形方法 表面状态 线 径 伸出长度 引线种类 镀层组织 镀层厚度 洁净度 预涂焊剂 表面状态 镀层组织 镀层厚度 镀层密合度 镀层表面状态 钻孔状态 涂覆法 成份 温度 粘度 涂覆量 洁净度 成份 温度 杂质 焊料量 预热条件 冷却方式 冷却速度 基板材料 基板厚度 元器件热容量 设计波峰焊接环境储存和搬运操作者 元器件引线PCB温度条件助焊剂焊料 传送速度 喷流速度 喷流波形 夹送倾角 浸入状态 退出状态 压锡深度 钻孔状态 波峰平稳度 保管状态 保管时间 包装状态 搬运状态 技术水平 责任心 工作态度 家庭状态 人际关系 社会状态 心情 灰尘 室温 照明 噪音 湿度 振动 存放 图形大小 图形间隔 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 虚焊 焊点表面呈粗糙的粒状、光泽差、流动性不好是虚焊 的外观表现。

从本质上讲，凡是在钎接的连接界面上 未形成适宜厚度的铜锡合金层，都称为虚焊 在显微组织上虚焊的界面主 要是氧化层；而良好接头界面显 微金相组织主要是铜锡合金薄层 国内有试验报告称：合金层的 厚度为1.3~3.5um的比较合适 这种合金的显微组织结构，如图6 -1所示 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因 u钎接温度低热量供给不足 ①钎料槽温度低焊点接合部的金属不能加热到能生层金属化合物的 最适宜的温度； ②传送速度过快即使钎料槽已处于最佳温度状态，由于传送速度过 快，焊点接合部金属也不能获得足够的热量，接合部温度上升不到最 佳润湿温度区间料浸润不完善，不能形成理想的合金层； ③PCB设计不合理导致了热容量相差悬殊的许多零部件引线在同一时 间、同一温度下进行钎接时，将使各元器件焊点上温度出现明显的差 异热容量大的，因吸取的热量不足而温度偏低，引起浸润条件恶化 形成不了理想的合金层； 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因 uPCB或元器件引线可焊性差 ①被接合的基体金属表面氧化、污染； ②钎料槽温度过高由于钎料槽温度过高，钎料与母材表面加速氧化 而造成钎料表面张力增加、附着力减小，而且高温还溶蚀了母材的粗 糙表面，使毛细作用减少，漫流性下降，如图所示； 波峰焊焊接中钎料槽的温度超过270º时就可能出现此现象。

焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因 u钎料槽温度偏低 u焊接时间过长 被接合的基体金属表面氧化、污染； 加热时间增加而润湿性变差的主要原因是由于弱润湿现象所致，即当 “润湿”已经发生，焊接面已经产生合金层，但若焊料保持熔化状态 的时间过长，则金属间化合物层会生长得太厚，而焊料对这层金属间 化合物的润湿要比对裸露的基体金属母材的润湿更困难，因此在波峰 焊接中焊接时间应控制在3~6S之间比较合适如图所示： 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 解决方法 ①避免用手直接触摸PCB焊接面和元器件引线，可采取一些防护性措施 （如戴手套和手指套），确保可焊性； ②调整钎料槽的温度，63Sn37Pb设定温度：240~255º，SAC设定温 度：260~270º ③调整助焊剂的喷雾量，使其均匀地喷涂在各个焊接部位； ④合理的选择焊接时间； ⑤储存环境要求，储存温度：17~27º，相对湿度(RH)：30~60%； 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 不润湿 融化后的焊料不能与基底金属(母材)形成金属性结 合 l 焊料没有润湿到需要焊盘的盘或端子上，如图1所 示： l 焊料覆盖率不满足具体可焊端类型的要求，如图2 所示： 图1图2 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因 ①基体金属不可焊 ②使用助焊剂的活性不够或助焊剂变质失效 ③表面上的油或油脂类物质使助焊剂和焊料不能与被焊表面 接触 ④波峰焊接时间和温度控制不当。

例如，焊接温度过高或者与熔化焊料的接触时间过长，金属 间化合物层长得太厚导致焊料又会剥落下来其影响与虚焊 相似 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 反润湿 熔化的焊料先覆盖表面然后退缩成一些形状不规律的焊料堆 ，其间的空当处有薄薄的焊料膜覆盖，未暴露基底金属或表面 涂覆层 反润湿现象导致焊接不满足通孔插装的焊料填充要求PTH- 孔的垂直填充要求如图所示： 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因 当钎料槽内里的金属杂质含量超标时，也会产生半润湿 状态在那种由于表面严重污染而导致可焊性不良的极端情 况下，在同一表面会同时出现非润湿和半润湿共存的状 态 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 不湿润与反湿润解决方法 ①改善被焊金属的可焊性； ②选用活性强的助焊剂； ③合理调整好焊接温度和焊接时间； ④彻底清除被焊金属表面油、油脂及有机污染物； ⑤保持钎料槽中的钎料纯度 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 焊点的轮廓 u焊料过多（堆焊） 焊料在焊点上堆集过多而形成凸状表面外形，看不见引脚轮 廓，如图所示 焊料过多 焊料 焊盘 PCB 引脚 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 焊点的轮廓 u焊料过少（干瘪） 波峰焊接中焊料未达到规定的焊料量，不能完全封住被连接 的导线，使其部分暴露在外。

从外观上看，吃锡量严重不 足、干瘪、一般表现为接触角 Ø 15°,浸润高度 HD如 图所示： Ø 焊料过少 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因 u 街头金属表面状态与敷形的关系 引线便面状态与敷形的关系 PCB铜箔表面状态与敷形的关系 u PCB布线设计不规范与敷形的关系 盘-线 例：大焊盘 小引线 焊盘一定而引线过粗或过长，如图1所示 焊盘与印制导线连接 例：盘与线不分、连片、或者盘-线相近如图2所 示 盘-孔不同心的影响，如图3所示 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 图1 焊点钎料液滴受力情况图2 焊盘与导线的连接 图3 盘、孔不同心 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 解决办法 ①改善被焊金属表面的表面状态可焊性 ②正确地设计PCB的图形和布线 ③合理地调整好锡炉的温度、传送速度、传送倾角 ④合理调整预热温度 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 焊点的最佳敷形 ①接触角的最佳范围15°≤ Ø≤45° ②焊料对伸出引线的浸润高度≥D ③伸出引线的长度是直径的3倍 L=3D L 直插引线接头 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 空洞 空洞亦称孔穴，是由于焊料尚未全部填满PCB的插件孔而出项的 现象，这种缺陷有时也会造成电气导通不良。

由于强度减弱即便暂时 焊上了，也会在使用中因环境恶化而脱焊，如图所示： 孔金属化双面PCB 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因与解决方法 形成因素解决方法 孔与引脚配合关系严重失调调整好孔-线的配合关 PCB打孔偏离了焊盘中心提高焊盘孔的加工精度和质量 焊盘不完整改善PCB的加工质量 孔周围氧化或有毛刺改善焊盘孔的洁净状态和可焊性 引线氧化、脏污、预处理不良改善引线的洁净状态和可焊性 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 冷焊 波峰焊后焊点出现熔滴状不规则的角焊缝，基体金属和焊料之间 不润湿或润湿不足，甚至出现裂纹 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因与解决方法 形成因素解决方法 锡炉温度偏低提高锡炉温度 PCB传送速度过快降低传送速度 PCB上存在热容量差异过大的元器件改进PCB布线和安装设计的不良 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 连焊 过多的焊料使相邻线路或在同一导体上堆集，称之为连焊或桥 接连焊”现象是波峰焊接中最常见的多发性焊接缺陷，而且是所 有波峰焊接缺陷中形因最为复杂的，如图所示： 连焊现象 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因与解决方法 形成因素解决方法 温度的影响调整锡炉温度 相邻导线或焊盘间距的影响纠正不良的设计 基体金属表面洁净度的影响改善焊盘孔和引线的洁净状态和可焊性 焊料纯度的影响严格监控锡炉中的焊料污染程度（杂质金属含量） 助焊剂的活性及预热温度的影响检测助焊剂的有效性 PCB元器件安装设计不合理，板面 热容量分布差异过大 纠正不良的设计 PCB吃锡深度的影响调整压锡深度，调整至焊料浸润到治具表面，而不让 焊料爬上表面为最佳状态 元器件引脚伸出PCB板的高度的影 响 正确整形引脚的长度 PCB传送速度的影响调整传送速度 PCB传送倾角的影响调整传送倾角 PCB板（治具）走向建议治具四边开制拉边，方便纵横方向调整，建议多 Pin引脚与波峰口呈90º走向，如图1、2所示。

焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 形成原因与解决方法 图2 纵走向连焊减少 图1 横走向连焊增多 焊接缺陷现象和形成原因及解决办法 拉尖 波峰焊接后PC。