波峰焊的原理、工艺及异常处理.ppt

波峰焊的原理、工艺及异常处理,光阴似箭,2,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,3,第一节：概述,波峰焊接是我们生产装配过程中的一道非常关键的工序，波峰焊接质量的好坏直接影响着整机产品的质量。因此，波峰焊工序一直是生产过程中重点控制的关键工序之一。,4,第一节：概述,纯手工插件 波峰焊接 单面贴装 单面插件 波峰焊接 双面贴装 单面插件 波峰焊接 点红胶 贴装 插件 波峰焊接,常见的波峰焊接方式,5,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,6,第二节：焊接辅材,1.焊料 a）有铅锡条 成份：由锡和铅组成的共晶化合物，S n：63%、P b：37%；熔点：183C；公司目前使用的型号有：云南锡业 Sn63/Pb37 ALPHA Sn63/Pb37 b）无铅锡条 成份：由锡、银和铜组成的合金化合物，S n：96.5%、A g：3.0%；C u：0.5%熔点：217C；公司目前使用的型号有：ALPHA SAC305,7,第二节：焊接辅材,2.助焊剂的成份和分类 主要成份：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。简单地说是各种固 体成份溶解在各种液体中形成均匀透明的混合溶液，其中各种成份所 占比例各不相同，所起的作用也不同。a）有铅免清洗型助焊剂 公司目前使用的型号是：ALPHA LS500A b）无铅免清洗型助焊剂 公司目前使用的型号是：ALPHA EF8000,8,第二节：焊接辅材,3.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,9,第二节：焊接辅材,4.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0.820.84；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110；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。,10,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,11,第三节：波峰焊原理,WS-350/450PC-BN,下面以双波峰焊机为例来说说波峰焊原理,12,第三节：波峰焊原理,13,第三节：波峰焊原理,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。,14,第三节：波峰焊原理,PCB板预加热 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。预热的作用：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。,15,第三节：波峰焊原理,温度补偿 进入温度补偿阶段，经补偿后的PCB板在进入波峰焊接中减小热冲击。,第一波峰 第一波峰是由狭窄的喷口喷出的“湍Tuan流”波峰，流速快，对治具有影阴的焊接部位有较好的渗透性。同时，湍流波向上的喷射力可以使焊剂气体顺利排出，大大减少了漏焊及垂直填充不足的缺陷。,16,第二波峰 第二波峰是一个“平滑”波，焊锡流动速度慢，能有效去除端子上的过量焊锡，使所有的焊接面润湿良好，并能对第一波峰所造成的拉尖和桥接进行充分的修正。,第三节：波峰焊原理,17,冷却阶段 制冷系统使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。,第三节：波峰焊原理,18,第三节：波峰焊原理,焊点的形成过程 当PCB进入波峰面前端A处至尾端B处时PCB焊盘与引脚全部浸在焊料中被焊料润湿，开始发生扩散反应，此时焊料是连成一片（桥连）的。当PCB离开波峰尾端的瞬间，由于焊盘和引脚表面与焊料之间金属间合金层的结合力（润湿力），使少量焊料沾附在焊盘和引脚上，此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间焊料的内聚力，使各焊盘之间的焊料分开，并由于表面张力的作用使焊料以引脚为中心，收缩到最小状态，形成饱满、半月形焊点。相反，如果焊盘和引脚可焊性差或温度低，就会出现焊料与焊盘之间的润湿力小于两焊盘之间焊料的内聚力，造成桥接、漏焊或虚焊。PCB与焊料波分离点位于B1和B2之间某个位置，分离后形成焊点。,19,第三节：波峰焊原理,波峰焊接温度曲线原理图,说明:1.预热温度:70-115 时间:75 130S 升温速率:=210,焊接时间:3 6S3.冷却速率:3/Sec4.链速:850 1300mm/min,20,第三节：波峰焊原理,免清洗助焊剂在波峰焊接中的作用机理,21,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,22,第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求,应选择三层端头结构的表面贴装元器件元器件体和焊端能经受两次 以上260波峰焊的温度冲击，焊接后元器件体不损坏或变形，片 式元件端头无脱帽现象。,无引线片式元件端头三层金属电极示意图,23,第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求,如采用短插一次焊工艺，焊接面元件引脚露出印制板表面1.5-2.0mm；基板应能经受260/50s的耐热性，铜箔抗剥强度好，阻焊膜在高温下 仍有足够的粘附力，焊接后阻焊膜不起皱；印制电路板翘曲度小于0.8-1.0%；对于贴装元器件采用波峰焊工艺的印制电路板必须按照贴装元器件的特 点进行设计，元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免 互相遮挡的原则。,24,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,25,第五节：焊接可接受性要求,良好的焊点（摘自IPC-A-610D）,图5-1,图5-2,26,第五节：焊接可接受性要求,可接受焊点,27,第五节：焊接可接受性要求,可接受焊点,锡银铜焊料,锡铅焊料,28,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,29,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。,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,6.1 波峰焊接中存在的缺陷,30,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,6.2 影响波峰焊接效果的一些主要因素：,31,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,6.3 焊接缺陷现象和形成原因及其解决办法,6.3.1 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1.33.5um的比较合适。这种合金的显微组织结构，如图6-1所示。,图6-1,32,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,钎接温度低热量供给不足a）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；b）传送速度过快。即使钎料槽已处于最佳温度状态，但由于传送速度过快，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钎料浸润不完善，不能形成理想的合金层。c）PCB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。,（1）形成原因,33,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,PCB或元器件引线可焊性差a）被接合的基体金属表面氧化、污染；b）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6-2所示；波峰焊焊接中钎料槽的温度超过270时就可能出现此现象。,图6-2,34,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,c）钎料槽温度偏低d）焊接时间过长 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36S之间比较合适。如图6-3所示：,图6-3,35,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,（2）解决办法,a）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；b）调整钎料槽的温度，63Sn37Pb设定温度：240255，SAC设定温度：260270。c）调整助焊剂的喷雾量，使其均匀地喷涂在各个焊接部位；d）合理的选择焊接时间；e）储存环境要求，储存温度：1727，相对湿度(RH)：3060%；,36,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,6.3.2 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。焊料没有润湿到需要焊盘的盘或端子上，如图6-4所示：焊料覆盖率不满足具体可焊端类型的要求，如图6-5所示：,图6-4,图6-5,37,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,基体金属不可焊使用助焊剂的活性不够或助焊剂变质失效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。,（1）形成原因,38,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,6.3.3 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6-6所示：,图6-6,39,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,改善被焊金属的可焊性；选用活性强的助焊剂；合理调整好焊接温度和焊接时间；彻底清除被焊金属表面油、油脂及有机污染物；保持钎料槽中的钎料纯度。,（3）不润湿与反润湿的解决办法：,（2）反润湿的原因类似于非润湿情况。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。,40,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,A、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6-7所示：,6.3.4 焊点的轮廓敷形,41,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,B、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 15,浸润高度 HD。如图6-8所示：,42,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,（1）形成原因,接头金属表面状态与敷形的关系 引线表面状态与敷形的关系 PCB铜箔表面状态与敷形的关系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6-9所示：焊盘与印制导线的连接，例：盘与线不分、连片、或者盘-线相近，如图6-10所示：盘-孔不同心的影响，如图6-11所示：,43,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,图6-9 焊点钎料液滴受力情况,图6-10 焊盘与导线的连接,图6-11 盘、孔不同心,44,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,改善被焊金属表面的表面状态和可焊性正确地设计PCB的图形和布线合理地调整好锡炉温度、传送速度、传送倾角合理地调整预热温度,（2）解决办法,45,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,接触角的最佳范围：15=D 伸出引线的长度是直径的3倍：L=3D,（3）焊点的最佳敷形,46,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,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6-13所示：,6.3.5 空洞,47,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,常见的形成因素与解决方法,48,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,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。,常见的形成因素与解决方法,6.3.6 冷焊,49,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,将引线插入PCB板的插件孔内波峰焊接时，在引线根部附近出现有火山喷火口式的钎料隆起，其中心还有小孔，孔的下面往往还掩盖着很大的空洞，这种现象称为气泡或针孔。也有在钎料内部形成空洞不易被发现，如图6-14所示：,6.3.7 气泡或针孔,图6-14“放炮孔”,50,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,（1）形成原因,助焊剂过量或焊前溶剂挥发不充分基板受潮孔径和引线的间隙大小，基板排气不畅孔金属化不良,（2）解决办法,调整助焊剂流量预烘PCB基板增加预热时间或提高预热温度选择合适的引线尺寸改善PCB制造工艺,51,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,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6-15所示：,6.3.8 连焊,52,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,常见的形成因素与解决方法,53,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,54,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,波峰焊接后PCB上局部钎料呈钟乳石状或冰柱形称为拉尖，如图6-18所示：,6.3.9 拉尖,（1）形成原因,焊盘氧化、污染助焊剂用量少预热偏高、基板翘曲钎料槽温度低传送速度慢、钎接时间过长PCB压锡深度过大，铜箔片太大助焊剂变质或失效钎料纯度变差，杂质容量超标传送倾角不合适导轨宽度偏松，过钎料槽时滑坡,图6-18 拉尖,55,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,（2）解决办法,净化被焊表面调整助焊剂流量合理选择预热温度调整钎料槽温度提高传送速度调整波峰高度或压锡深度大面积接地层不应超过3层或采用花式焊盘正确管理助焊剂钎料槽中的铜含量应控制在0.3%以下调整传送倾角调整适当宽度，保持夹紧状态,56,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,焊盘间的绝缘表面溅有小的焊料颗粒形成多余物，影响电子产品的正常工作，甚至造成重大事故。常见的形成因素和解决办法，见表6-1。,6.3.9 溅锡珠,6.3.10 粒状物,在焊点钎料比较薄的地方出现块状物和小颗粒，其它正常。,常见的形成因素与解决方法,57,第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法,常见的形成因素与解决方法，表6-1,58,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,59,第七节:波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求,7.1 残留物 残留物包含：助焊剂残留物、颗粒物、氯化物、碳酸盐、白色结晶物等。,目标，如图7-1所示：清洁，无可见残留物可接受：对于清洗型助焊剂，不允许有可见残留物 对于免清洗工艺，可见有助焊剂残留物,图7-1,60,第七节:波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求,缺陷1，如图7-2所示：组件上有灰尘和颗粒物，如：灰尘、纤维丝、渣滓、金属颗粒等。缺陷2，如图7-3所示：PCB表面的白色残留物 焊接端上或周围的白色残留物 金属表面有白色结晶物注：只要所用化学成份产生的残留物已经通过资格认定并有文件记录其特性是良性的，来自于免洗或其它工艺的白色残留物是可以接收的。,图7-2,图7-3,61,第七节:波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求,7.2 常见洁净度的检测方法：7.2.1 外观目测 洁净度符合要求的应看不到残留物或与污染物的痕迹。7.2.2 检测方法（1）溶剂萃取法 溶剂萃取法是一种定量测试PCA上离子残留物的方法，采用每单位平方面积上 N a C l当量的微克数来度量。它与萃取物预定体积内的离子浓度有关。萃取液有水 和醇的去离子溶液组成，将该溶液在PCA已知面积上停留一定时间后进行测量。最 常用的仪表是PPM计。（2）绝缘电阻测试 这种方法通常是采用标准的测试样板在规定的条件下进行的。将被测试的 PCA暴露在预定的温度和相对湿度的环境中，同时加一规定的电压值并维持一定的 时间，例如20天。在这种条件下，以兆欧表监视和测量导体之间的表面电阻。此法 能测定任何离子残留物的作用。（3）另外还有离子色谱法、紫外线光谱分析法等等。,62,第七节:波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求,7.3 电子产品的洁净度等级及指标要求，如下表：,63,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,64,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,8.1 助焊剂涂覆量,要求在印制电路板（简称PCA）底面有薄薄的一层焊剂，要均匀，不能太厚，对于免清洗工艺特别要注意不能过量。焊剂涂覆量要根据波峰焊机的焊剂涂覆系统，以及采用的焊剂类型进行设置。焊剂涂覆方法主要有涂刷、发泡及定量喷射三种方式。公司采用的是定量喷射方式。检验喷射量的合适，有2种方法：-目测，PCA板的正面插孔位置是否有零星助焊剂。-用测试纸在喷射的上方，约在链爪夹持位置匀速移动1次，喷射完成后，检 查测试纸上是否均匀喷射，如喷射中间有较多的渗透，说明喷射量大，较 集中，颗粒大可通过调整助焊剂流量、针阀压力、喷雾气压旋钮来达到合 适的量。,65,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,采用定量喷射方式时，助焊剂是密闭在容器内的，不易挥发、不易吸收空气中水分、不易被污染，因此助焊剂成分能保持不变。要点：（1）操作员每天在焊接前清洁喷头1次，防止喷射孔堵塞。（2）喷雾控制箱上的各个调节阀条好后不要随意变动，以免引起喷雾不良。,66,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,8.2.1 预热的作用 将焊剂中的溶剂挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体。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再氧化的作用。使印制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印制板和元器件。,8.2 预热温度和时间,67,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,印制板预热温度和时间要根据印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少、以及贴装元器件的多少来确定。预热温度设置参数参考表3-1，多层板以及有较多贴装元器件时预热温度取上限，一定要结合组装板的具体情况，做工艺试验或试焊后进行设置。有条件时可测实时温度曲线。预热时间由传送带速度来控制。如预热温度偏低或和预热时间过短，焊剂中的溶剂挥发不充分，焊接时产生气体引起气孔、锡球等焊接缺陷；如预热温度偏高或预热时间过长，焊剂被提前分解，使焊剂失去活性，同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。因此要恰当控制预热温度和时间，最佳的预热温度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊剂带有粘性。,8.2.2 预热参数的设置,68,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,焊接过程是焊接金属表面、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程，必须控制好焊接温度和时间，如焊接温度偏低。液体焊料的黏度大，不能很好地在金属表面润湿和扩散，容易产生拉尖和桥连、焊点表面粗糙等缺陷；如焊接温度过高，容易损坏元器件，还会产生焊点氧化速度加快、焊点发乌、焊点不饱满等问题。根据印制板的大小、厚度、印制板上搭载元器件的大小和多少来确定波峰焊温度，有铅波峰温度一般为2505（必须测打上来的实际波峰温度）。由于热量是温度和时间的函数，在一定温度下焊点和元件受热的热量随时间的增加而增加，波峰焊的焊接时间通过调整传送带的速度来控制，传送带的速度要根据不同型号波峰焊机的长度、波峰的宽度来调整，以每个焊点接触波峰的时间来表示焊接时间，一般焊接时间为3-6s。,8.3 焊接温度和时间,69,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,传送倾角一般情况下以 5为宜，有利于排除残留在焊点和元件周围由焊剂产生的气体，还可以少量调节焊接时间。适当的波峰高度使焊料波对焊点增加压力和流速有利于焊料润湿金属表面、流入小孔，波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处。图8-1、图8-2说明传送倾角与焊接时间的关系。,8.4 传送倾角和波峰高度,图8-1 传送倾角小，焊接时间长,图8-2 传送倾角大，焊接时间短,70,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,工艺参数的综合调整对提高波峰焊质量是非常重要的。焊接温度和时间是形成良好焊点的首要条件。焊接温度和时间与预热温度、焊料波的温度、倾斜角度、传输速度都有关系。综合调整工艺参数时首先要保证焊接温度和时间。双波峰焊的第一个波峰一般在210/1s2s左右，第二个波峰一般在210/3s6s左右。两个波峰的总时间应控制在8s以内。焊接时间=焊点与波峰的接触长度/传输速度 焊点与波峰的接触长度可以用一块带有刻度的耐高温玻璃测试板走一次波峰进行测量。传输速度是影响产量的因素。在保证焊接质量的前提下，通过合理的综合调整各工艺参数，可以实现尽可能的提高产量的目的。,8.5 工艺参数的综合调整,71,第八节：波峰焊工艺参数控制要点,严格工艺制度,每月更新一次波峰焊工艺参数参考表。定时或对每块印制板进行焊后质量检查，发现质量问题，及时调整参数，采取措施。根据波峰焊机的开机工作时间，定期（一般半年）检测焊料锅内焊料的铅锡比例和杂质含量，如果锡的含量低于极限时，可添加一些纯锡，如杂质含量超标，应进行换锡处理。每天清理波峰喷嘴和焊料锅表面的氧化物等残渣。坚持定期设备维护，使设备始终保持在正常运行状态。把日常发生的质量问题记录下来，定期做总结、分析，积累经验。,8.6 波峰焊质量控制方法,72,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,73,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,PCB焊盘设计与排布方向（尽量避免阴影效应），以及插装孔的孔径和焊盘设计是否合理，也是影响波峰焊接质量的重要因素。,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,74,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,9.1.1 PCB插件焊盘设计考虑的因素 元件引脚直径、公差和镀层厚度 PCB孔径、公差和金属化镀层厚度 插装元器件焊盘 孔径过大、过小都会影响毛细作用，影响浸润性和填充性，孔径过大还会造成元件歪斜或起翘。,9.1 元件直径、PCB孔径及焊盘设计,75,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,通常规定插装元器件焊盘孔=d+(0.20.5)mm（d为引脚直径）如果引线需要镀锡，孔还要加大一些 通常焊盘孔不小于0.6mm，否则冲孔工艺性不好 金属化后的孔径0.20.3mm的引线直径。这样有利于波峰焊的焊锡往上爬，同时利于排气，如果孔太小，气体跑不出来，会夹杂在焊锡里。孔太大元件容易偏斜。例：设计时大于引脚0.2mm，镀层厚度25m，引脚搪锡0.1mm，只剩0.2-0.025-0.10.075mm.的余量。如果0.2mm，结果引脚肯定插不进去，只好打孔，造成质量问题。*不允许用锥子打孔。,76,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,9.1.2 连接盘（焊环）（1）连接盘直径考虑的因素：打孔偏差；焊盘附着力和抗剥强度。连接盘过大，由于焊盘吸热，容易造成焊点干瘪，连接盘过小，影响可靠性。,（2）焊盘直径大于孔直径（焊盘宽度S）的最小要求，如图9-1所示：国标：0.2mm，最小焊盘宽度大于0.1mm。航天部标准：0.4mm，一边各留0.2mm的最小距离。美军标准：0.26mm时,一边各留0.13mm的最小距离。,77,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,（3）焊盘与孔的关系,孔直径0.4mm的焊盘设计：D=(2.53)d孔直径2 mm的焊盘设计：D=(1.52)d,图9-1 焊盘宽度S的最小要求,其它情况：,78,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,（4）连接盘的形状由布线密度决定，一般有：圆形、椭圆、长方形、方形、泪滴形,可查标准。当焊盘直径为1.5mm时，为了增加抗剥强度，可采用长园形焊盘，尺寸为长1.5mm，宽1.5mm。这在集成电路引脚中常见。同时也好走线、焊接、提高附着力。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成泪滴形，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。,（5）焊盘一定在2.54栅格上。,（6）焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。,79,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,（7）相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有桥接的危险，大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。,80,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,（1）插装元器件孔距应标准化，不要齐根成型。（2）跨接线通常只设7.5mm，10mm。（3）元件名 孔距 R-1/4W、1/2W 10 mm;12.5 mm;17.5mm；R1/2W(L+(23)mm（L为元件身长）IN4148 7.5 mm，10 mm，12.5 mm 1N400系列 10 mm，12.5 mm 小瓷片、独石电容 2.54 mm 小三极管、3发光管 2.54 mm,9.2 元器件孔距,孔距过大、过小都会造成插装困难，甚至损坏金属化孔。,81,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,IC孔径=0.8 mm。器件引脚间距2.54(0.1英寸)封装体宽度有宽、窄2种 焊盘孔跨距为：7.6mm（0.3英寸）和15.2mm（0.6英寸）焊盘尺寸为：2.2mm。,9.3 IC焊盘设计,82,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响,对于IC、排电阻、接线端子、插座等等：孔距为5.08 mm（或以上）的，焊盘直径不得小于3 mm；孔距为2.54 mm的元件，焊盘直径最小不应小于1.7 mm。电路板上连接220V电压的焊盘间距，最小不应小于3 mm。电流超过0.5A（含0.5A）的焊盘直径应大于等于4 mm。焊盘以尽可能大一点为好，对于一般焊点，其焊盘直径最小不得小于2 mm。,9.4 其它设计经验,83,内容,第一节：概述第二节：焊接辅材第三节：波峰焊原理第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求第五节：波峰焊接可接受要求第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求第八节：波峰焊工艺参数控制要点第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响第十节：无铅波峰焊特点及对策,84,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第十节：无铅波峰焊接的特点及工艺控制,10.1 无铅工艺与有铅工艺比较,85,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第十节：无铅波峰焊接的特点及工艺控制,10.2 无铅波峰焊接的特点及对策,86,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第十节：无铅波峰焊接的特点及工艺控制,10.3 无铅波峰焊温度曲线,说明:1.预热温度:80-130 时间:110 130S 升温速率:=230,焊接时间:3 6S3.冷却速率:3/Sec4.链速:850 1000mm/min,87,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第十节：无铅波峰焊接的特点及工艺控制,10.4 OSP板控制要求,OSP板储存条件为真空包装，温度20-30，湿度30 70%，周期为3个月；IQC对OSP板抽检时，需在1h内完成检验，检验完成后需立即真空包装完好；库房人员开启包装后，需在1h内重新真空包装，保证供给产线的PCB是真空包装完好的；其他人员只要开启了OSP板的真空包装袋，但不进行生产，都需要在1h内重新包装好；产线开启真空包装袋后，需在12h内上线生产；双面贴装板，完成第一次回流焊接后，需在12h内进行第二次回流焊接。SMT完成生产后，THT需在24h内生产；OSP的回流次数为2次焊接回流；根据PCB的工艺路线不同，如果只需要进行SMT工艺，OSP的烘烤最大条件为125 4h，烘烤完成后需在12h内完成回流焊接；如果需要进行SMT和波峰焊工艺，OSP的烘烤最大条件为125 2h，烘烤完成后需在12h内完成回流焊接。回流焊到波峰焊的停留时间最大为12h；OSP的清洗条件：使用异丙醇清洗后，需立即搽拭干净，用气枪吹干残留的清洗剂，清洗完成后，立即上线生产。,88,第九节：PCB设计对波峰焊质量的影响,第十节：无铅波峰焊接的特点及工艺控制,10.5 选择性波峰焊机是无铅波峰焊接的良好选择,Thank You!,