波峰自動焊接技術,在電子工業中已應用多年,但是對焊點的後期失效仍然是乙個令人頭疼的問題,它極大地影響著電子產品的質量和信譽。
本文擬根據實踐經驗作初步研究與**。
所謂「焊點的後期失效」,是指表面上看上去焊點質量尚可,不存在「搭焊」、「半點焊」、「拉尖」、「露銅」等焊接疵點,在車間生產時,裝成的整機並**病,但到使用者使用一段時間後,由於焊接不良,導電性能差而產生的故障卻時有發生,是造成早期返修率高的原因之一,這就是「虛焊」。
經過反覆研究實驗認為其根本原因有如下幾個方面:
1. 印製板孔徑與引線線徑配合不當
手插板孔徑與引線線徑的差值,應在0.2—0.3mm。 機插板孔徑與引線線徑的差值,應在0.4—055mm。如差值過小,則影響外掛程式,如差值過大,就有一定機率的「虛焊」風險。
2. 後期焊點損壞率
如焊盤偏小,則錫量不足,偏大,則焊點扁平,都會造成焊接面小,導電性能差,只有適當,才會得到***的焊點,究其原因,是焊點形成的過程中,引線及焊盤與焊料之間的「潤濕力」「平衡」的結果。
而對於需要通過大電流的焊點,焊盤需大些,經過波峰焊後,還需用錫絲加焊,甚至加鉚釘再加焊,才能得到效能可靠的焊點。
3. 元件引線、印製板焊盤可焊性不佳
元件引線的可焊性,用gb 2433.32-85《潤濕力稱量法可焊性試驗方法》所規定的方法測量,其零交時間應不大於1秒,潤濕力的絕對值應不小於理論調濕力的35%。但是,元器件引線的可焊性,並非都是一致的,參差不齊是正常現象。
如cp線不如鍍錫銅線,鍍銀線不如鍍錫線,線徑大的不如線徑小的,接外掛程式不如整合塊,儲存期長的不如儲存期短的等等,管理中稍有疏忽,便會造成危害。對於印製板焊盤的可焊性,必須符合gb l0244-88《電視廣播接收機用印製板規範》1.6條規定的技術條件,即「當……浸焊後,焊料應潤濕導體,即焊料塗層應平滑、光亮,針孔、不潤濕或半潤濕等缺陷的面積不超過覆蓋總面積的5%,並且不集中在乙個區域內(或乙個焊盤上)」;從另乙個角度看,印製板焊盤的可焊性質量水平,也並非都是一致的。因此,在實際生產中,所產生的效果不一致也就不足為奇了。
4. 助焊劑助焊效能不佳
對於助焊劑的助焊效能,應符合gb 9491-88所規定的標準,當使用ra型時,擴充套件率應不小於90%,相對潤濕力應不小於35%,況且,在產生中往往其助焊效能隨著使用時間的延長會逐漸降低甚至失效。因此,助焊劑效能不佳時,很有可能在可焊性能差的元件、焊盤上產生「虛焊」。
5. 波峰焊工藝條件控制不當
對於波峰焊工藝條件,一般進行如下兩個方面的控制,根據實際效果來確定適合的工藝引數。
5.1錫鍋溫度與焊接時間的控制對於不同的波峰焊機,由於其波峰面的寬窄不同,必須調節印製板的傳送速度,使焊接時間大於2.5秒,一般可參考下面關係曲線(見圖2):在實際生產中,往往只能評價焊點的外觀質量及疵點率,其焊接強度、導電性能如何就不得而知了,「虛焊」由此而來。
根據王篤誠、車兆華《smt波峰焊接的工藝研究》,在焊接過程中,焊點金相組織變化經過了以下三個階段的變化:
(1)合金層未完整生成,僅是一種半附著性結合,強度很低,導電性差:
(2)合金層完整生成,焊點強度高,電導性好;
(3)合金層聚集、粗化,脆性相生成,強度降低,導電性下降。
在實際生產中,我們發現,設定不同的錫鍋溫度及焊接時間,並沒定適合的傾斜角,有焊點飽滿、變簿,再焊點飽滿且搭焊點增多直至「拉尖」的現象,因此本人認為,必須控制在當產生較多搭焊利拉尖時,將工藝條件下調至搭焊較少且無拉尖,「虛焊」才能最大限度的控制。
另外,本人認為,該現象除可用金相結構來解釋外,還與「潤濕力」的變化及焊料在不同溫度下的「流動性」有關。
5.2預熱溫度與焊劑比重的控制
控制一定的焊劑比重和預熱溫度,使印製板進入錫鍋時,焊劑中的溶劑揮發得差不多,但又不太乾燥,便能最大限度地起到助焊作用,即使零交時間最短,潤濕力最大,如未烘乾,則溫度較低、焊接時間延長,通過錫峰的時間不足;如烘得過於,則助焊劑效能降低,甚至附著在引線、焊盤上,起不到去除氧化層的作用;這兩種傾向都極易產生「虛焊」。(力鋒推薦採用力鋒lf-dw系列熱風波峰焊,解決上述問題)
根據以上五個方面因素,我們在生產中,可以對印製板的設計規定《印製板設計的工藝性要求》企業標準,規定了元器件、印製板可焊性檢驗及存放的管理制度,對助焊劑、錫鉛焊料進行定廠定牌使用,對波峰焊工序嚴格按照工藝檔案要求操作,每天定時記錄工藝引數,檢查焊點質量,將產生「虛焊」的諸方面因素壓縮到最低限度。
隨著生產技術的發展,自動外掛程式引線打彎及兩次焊工藝,使焊接質量有了相當的提高,但仍離不開上述諸方面因素。
因此,控制「虛焊」仍然必須從印製板的設計、元器件、印製板、助焊劑等焊接用料的質量管理,波峰焊工藝管理諸方面進行綜合控制,才能盡可能地減少「虛焊」,提高電子產品的可靠性。
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