PWBA 焊点锡洞的成因与改善
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焊点空洞形成的原因哎,你说这焊点空洞,可真是个让人头疼的事儿。
我这一天天在车间里头转悠,看着那些焊点上的小空洞,心里头就跟猫爪子挠似的,痒痒得慌。
今儿咱们就聊聊这焊点空洞,到底是咋形成的。
你瞧,焊点空洞这事儿啊,说简单也简单,说复杂也复杂。
头一个原因,就是那助焊剂里头的有机物,一受热就分解,跟放鞭炮似的,“砰砰砰”地产生一堆气泡。
这些气泡要是不能及时排出去,等焊点一冷却,嘿,就成了空洞了。
你说这有机物产生的气体,它要是浮力小,比焊料的表面张力还小,那就只能被焊点给“吞”进去了,成了名副其实的“气泡馅儿饺子”。
再一个,焊接时间也得说说。
就像那Sn63-Pb37焊料,浸渍时间就短得跟眨巴眼似的,0.6秒,一眨眼就过去了。
还有那SnAgCu焊料,时间稍微长点,1.5秒,但在这短短的时间里,有机物热解产生的气体也是很难逃出去的,只能乖乖地被焊点“扣留”了。
锡膏里的水分,也是个不容小觑的角色。
那锡膏从冰箱里拿出来,得在室温下放四个钟头,跟咱们人一样,得缓缓,不能一下子就从冰箱里出来就干活。
不然啊,它吸了空气中的水分,到了焊接的时候,水分一蒸发,空洞就来了。
你说这锡膏,搅拌的时候还不能太使劲,时间也不能太长,得恰到好处,跟咱们做饭炒菜似的,火候得掌握好。
焊盘氧化物,这事儿也得提一提。
那PCB焊盘啊,要是表面氧化了,或者脏了,焊接后焊点上的空洞就多。
为啥呢?因为氧化程度越大,处理起来就越费劲,得用更强的活性剂才行。
你说这焊盘,就跟咱们的脸似的,得干净,才能焊出好焊点。
还有啊,焊点合金的晶体结构,要是不合理,焊接的时候也容易出空洞。
这就跟咱们盖房子似的,地基不稳,房子就容易出问题。
PCB 板的设计,要是出了问题,焊盘位置不对,间距不合适,那空洞也就跟着来了。
助焊膏的沉积量,也得刚刚好。
少了,焊接不充分,空洞就来了;多了,又容易桥接或者短路,真是让人头疼。
回流焊工艺,那温度曲线、升温速度,都得拿捏得恰到好处,不然焊点里头就容易出空洞。
焊接缺陷成因及消除方法焊接缺陷是造成焊件无法达到母材性质的原因。
缺陷的形成随着使用的材料、接头方式或焊接方法而异,了解缺陷形成的原因有助于焊接工作者选用恰当的材料,决定最佳的接头设计和拟定合适的焊接方法与程序来提高焊件品质,防止不正常的焊件破裂。
焊接缺陷可以分为两大类:第一类是焊件使用时发生的缺陷。
这种缺陷通常指焊接热循环损伤到焊道或邻近的热影响区,造成焊件性质劣于母材。
当焊件使用时,破裂起始于这些缺陷存在的位置。
比较常见的缺陷有,碳钢或低合金钢的热影响区晶粒受热而成长,造成韧性显著下降。
析出硬化型材料的热影响区因过度时效而使强度降低。
冷作硬化型材料的热影响区,因冷作效用消失而使强度降低。
第二类焊接缺陷是制程缺陷。
这类缺陷发生于焊接进行中或紧接焊接完成后,常见的缺陷有裂纹、空孔、夹渣、凹陷、熔接不足或渗透不足等。
这类缺陷的存在很可能造成焊件无法使用。
这其中又以裂纹最为严重。
裂纹因发生的温度不同有如下几种:冷裂纹(氢裂纹)、焊后热处理裂纹(再热裂纹)、延性不足裂纹及热裂纹。
冷裂纹发生于碳钢或合金钢。
双相不锈钢也有冷裂纹的情况。
虽然冷裂纹发生的原因目前还没有完全了解,这种裂纹已大部分可以控制。
最有效的方法是减少氢含量、预热,控制热输入及利用焊后热处理。
只要材料和接头方式确定,目前已有简单的方法可以查出预热温度、热输入范围、焊后热处理的温度和时间来防止冷裂纹的发生。
焊后热处理裂纹发生于焊后应力消除热处理的加热过程中。
这种裂纹发生于镍基合金、不锈钢和少数合金钢。
把机械化焊接方法同精密焊接设备结合使用,防止坡口发生位移、避免焊接区在集中能量作用产生明显张应力。
扩大射束能源利用范围,制订合理的焊接后热处理规范,保证各种新型焊条的质量,以保证达到焊缝金属特定的物理性能,满足材料的可焊性。
设计制造高效、真空扩散焊接装置,以便焊接由各种材料制造的焊接结构,包括粉末冶金材料同金属的焊接;为了降低扩散焊接的电力消耗,提高焊接效率,需要对焊接构件通电流加热焊接区,为此要制订适当工艺,开发新设备和制造中间塞热的高电阻材料,以保证加热区的必需释热量;组织用来制造金属结构中间焊接件的双金属的生产,拓宽高强度(碳化硅、碳基等)纤维的应用范围,以强化和简化焊接结构。
焊接孔洞改善措施焊接孔洞是指在焊接过程中产生的孔洞缺陷。
这种缺陷会导致焊接接头的强度和密封性下降,从而影响焊接件的使用寿命和性能。
为了改善焊接孔洞问题,需要采取以下措施。
提高焊接操作人员的技术水平和操作规范性。
焊接孔洞问题往往与操作人员的技术水平和操作规范性密切相关。
只有操作人员具备良好的焊接技能和严谨的操作态度,才能有效地避免焊接孔洞的产生。
因此,企业应该加强对焊接操作人员的培训和考核,提高其技术水平和操作规范性,确保焊接过程的质量。
优化焊接工艺参数。
焊接孔洞问题的出现往往与焊接工艺参数的选择不当有关。
不同材料和焊接件的焊接工艺参数是不同的,只有选择适合的工艺参数,才能保证焊接过程中的熔池稳定和焊缝质量。
因此,企业应该对不同材料和焊接件进行详细的工艺参数研究和优化,确保焊接过程的稳定性和质量。
第三,采用适当的焊接材料和焊接设备。
焊接孔洞问题往往与焊接材料和焊接设备的选择有关。
不同材料和焊接件需要选择适合的焊接材料和焊接设备,才能保证焊接过程的稳定性和焊缝质量。
因此,企业应该对不同材料和焊接件进行详细的材料研究和焊接设备选择,确保焊接过程的稳定性和质量。
第四,加强焊接过程的质量控制和监测。
焊接孔洞问题的产生往往与焊接过程的质量控制和监测不到位有关。
只有加强对焊接过程的质量控制和监测,及时发现和解决问题,才能有效地避免焊接孔洞的产生。
因此,企业应该建立健全的焊接质量控制体系,加强对焊接过程的监测和控制,确保焊接质量的稳定性和可靠性。
加强焊接前的准备工作。
焊接孔洞问题的产生往往与焊接前的准备工作不到位有关。
只有做好焊接前的准备工作,清洁焊接表面,去除氧化物和污染物,才能保证焊接过程的稳定性和焊缝质量。
因此,企业应该加强对焊接前的准备工作的重视,确保焊接表面的清洁和无污染,避免焊接孔洞的产生。
改善焊接孔洞问题需要提高焊接操作人员的技术水平和操作规范性,优化焊接工艺参数,采用适当的焊接材料和焊接设备,加强焊接过程的质量控制和监测,以及加强焊接前的准备工作。
焊锡空洞因何产生?
焊锡空洞可导致产品寿命低下,一般认为空洞产生,是由于「助焊剂残留」「焊锡湿润性」「印刷、回流焊条件」「气化」等多种要因,单独或者复合产生。
在此,以Qu a lt e c的试验结果为中心介绍空洞产生的几个原因。
一、绪言
为了究明空洞产生的主要原因,Qu a lt e c设定假说实验,并主要通过断面观察进行了验证。
在此,我们在介绍其结果的同时,也附注了其他的可能会导致空洞产生的要因。
二、实验结果
①焊膏熔融时助焊剂残留形成空洞
从表面和断面观察印刷时的焊锡膏熔融过程。
可得知焊粉熔融、凝集时,有焊点的助焊剂无法排除而残留下来。
②焊膏填充不足
焊膏未充分填充的盲孔部位形成空洞。
③焊盘表面处理和空洞
焊锡延展性良好的Ni/A u处理产生空洞也少。
④引线润湿不良导致空洞
元件引线湿润性差也是导致空洞的原因。
根据例3、例4可认为湿润性影响空洞产生。
三、结言
空洞产生原因有多种,难以完全确定其原因,可着眼于空洞尺寸和发生位置、是否形成空洞等几个点,从而在推测原因的同时减少空洞发生。
锡炉焊锡问题点的分析1.沾锡不良:这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾此类污染物锡.分析其原因及改善方式如下:1.1外界的污染物如油,脂,腊,灰尘等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类污染物有时是在印刷防焊剂时沾上。
1.2SILICON OIL通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,并SILICON OIL不易清理,因此使用它要非常小心尤其当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上造成沾锡不良。
1.3因储存不良或基板制程上的问题发生氧化,助焊剂无法除去时沾锡不良,过两次锡焊或可解决此问题。
1.4喷助焊剂不良,造成原因为气压不稳定或不足,喷头坏或喷雾控制系统不良,致使喷助焊剂不稳或不均及时喷时不喷,使基板部分没有沾到助焊剂。
1.5PCB板吃锡时间不足或锡温不够会造成锡焊不良,因为熔锡需要足够的温度及时间WETTING,通常焊锡温度应高于熔点温度50℃--80℃之间,沾锡总时间为3秒。
2.局部沾锡不良:此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部锡不良不会露出铜箔面.只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点,波峰不平。
3.冷焊或焊点不亮焊点看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动造成,注意锡炉运输是或优异常振动。
4.焊点破裂此一情形通常是焊锡,基板,导通孔及元件脚之间膨胀系数未配合造成,应在基板材质,元件材料及设计上去改善。
5.焊点锡量太大通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助。
5.1锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由1-7度依PCB板的设计方式调整,角度越大沾锡越薄,角度越小沾锡越厚。
5.2提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多馀的锡再回流到锡槽,来改善。
5.3提高预热温度,可减少PCB板沾锡所需热量,曾加助焊效果。
5.4改变助焊剂比重,降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚越易短路,比重越低吃锡越薄越易造成锡桥,锡尖。
锡焊工程的不良原因分析及改善对策(一)1.短路(SHORT)焊接设计不当,可由圆型焊垫改为椭圆形。
加大点与点之间的距离。
零件方向设计不当,如S0IC的脚如与锡波平行,便易短路,修改零件方向,使其与锡波垂直.自动插件弯脚所致,由于PCB规定线脚的长度在2mm以下(无短路危险时)及担心弯脚角度太大时零件会掉,故因此造成短路,需将焊点离开线路2mm以上.基板孔太大.钖与孔中穿透至基板的上侧而造成短路,故需缩小孔径至下影响零件装插的程度。
自动插件时,残留的零件脚太长,需限制在2mm以下.锡炉温度太低。
钖无法迅速滴回锡槽,需调高锅炉温度.轴送带速度太慢,锡无法快速滴回,需调快轴送带速度.板面的可焊性不佳,将板面清洁。
基板中玻璃材料溢出,在焊接前检查板面是否有玻璃物突出.阻焊膜失效,检查适当的阻焊膜和使用方式.板面污染,将板面清洁。
2.针孔及气孔(PINHOLES AND BLOwHOLES)外表上,针孔及气孔的不同在于针孔的直径较小,现于表面.可看到底部。
针孔及气孔都表现为焊点中有气泡.只是尚未变大王表层,大部分都发生在基板底郎,当底部的气泡完全扩散爆开前已冷凝时,即形成了针孔或气孔。
形成的原因如下:基板或零件的线脚上沾有有机污染物.此类污染材料来自自动插件面,零件存放及贮存不良因素。
用普通的溶剂即可轻易的去除此类污染物,但遇sILICOK0II类似含有SILICON的产品则较困难。
如发现问题的造成是因为SILICON OIL,则须考虑改变润滑油或脱膜剂的来源。
基板含有电铍溶液和,类似材料所产生之水气,如果基板使用较廉价的材料,则有可能吸入此类水气,焊锡时产生足够的热,将溶液气化而造成气孔装配前将基板在烤箱中烘烤,可以改善此间题。
基板储存太多或包装不当,吸收附近环境的水氟,故装配前需先烘烤。
助焊剂活性不够,助焊剂润湿不良.也会造成针孔及氧孔.助焊剂槽中含有水份,需定期更换助焊剂。
助焊剂水份过多,也是造成针孔及气孔的原因,应更换助焊剂.发泡及空压机压缩中含有过多的水份,需加装滤水器,并定期排水.预热温度过低,无法蒸发水氟或溶剂,基板一旦进入锡炉,瞬间与高温接解,而产生爆裂,故需调高预热温度.3.吃锡不良(POOR WETTING)现象为线路板的表面有部分未沾到锡,原因为:表面附有油脂、杂质氧化等,可以溶解洗净。
焊接缺陷产生原因及防止措施(图文并茂,必须收藏!)焊接接头的不完整性称为焊接缺陷,主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。
这些缺陷减少焊缝截面积,降低承载能力,产生应力集中,引起裂纹;降低疲劳强度,易引起焊件破裂导致脆断。
一缺陷名称:气孔(Blow Hole )焊接方式 发生原因防止措施手工电弧焊(1)焊条不良或潮湿.(2)焊件有水分、油污或锈.(3)焊接速度太快.(4)电流太强. (5)电弧长度不适合.(6)焊件厚度大,金属冷却过速.(1)选用适当的焊条并注意烘干. (2)焊接前清洁被焊部份.(3)降低焊接速度,使内部气体容易逸出.(4)使用厂商建议适当电流.(5)调整适当电弧长度. (6)施行适当的预热工作.CO2气体保护焊 (1)母材不洁. (2)焊丝有锈或焊药潮湿.(3)点焊不良,焊丝选择不当. (4)干伸长度太长,CO2气体保护不周密. (5)风速较大,无挡风装置.(6)焊接速度太快,冷却快速. (7)火花飞溅粘在喷嘴,造成气体乱流. (8)气体纯度不良,含杂物多(特别含水分). (1)焊接前注意清洁被焊部位. (2)选用适当的焊丝并注意保持干燥. (3)点焊焊道不得有缺陷,同时要清洁干净,且使用焊丝尺寸要适当.(4)减小干伸长度,调整适当气体流量.(5)加装挡风设备. (6)降低速度使内部气体逸出. (7)注意清除喷嘴处焊渣,并涂以飞溅附着防止剂,以延长喷嘴寿命. (8)CO2纯度为99.98%以上,水分为0.005%以下.埋弧焊接 (1)焊缝有锈、氧化膜、油脂等有机物的杂质. (2)焊剂潮湿. (3)焊剂受污染. (4)焊接速度过快.(5)焊剂高度不足.(6)焊剂高度过大,使气体不易逸出(特别在焊剂粒度细的情形). (7)焊丝生锈或沾有油污.(8)极性不适当(特别在对接时受污染会产生气孔). (1)焊缝需研磨或以火焰烧除,再以钢丝刷清除. (2)约需300℃干燥(3)注意焊剂的储存及焊接部位附近地区的清洁,以免杂物混入.(4)降低焊接速度.(5)焊剂出口橡皮管口要调整高些.(6)焊剂出口橡皮管要调整低些,在自动焊接情形适当高度30-40mm. (7)换用清洁焊丝. (8)将直流正接(DC-)改为直流反接(DC+). 设备不良(1)减压表冷却,气体无法流出. (2)喷嘴被火花飞溅物堵塞.(3)焊丝有油、锈. (1)气体调节器无附电热器时,要加装电热器,同时检查表之流量.(2)经常清除喷嘴飞溅物.并且涂以飞溅附着防止剂.(3)焊丝贮存或安装焊丝时不可触及油类.自保护药芯焊丝 (1)电压过高. (2)焊丝突出长度过短.(3)钢板表面有锈蚀、油漆、水分.(4)焊枪拖曳角倾斜太多.(5)移行速度太快,尤其横焊.(1)降低电压.(2)依各种焊丝说明使用.(3)焊前清除干净. (4)减少拖曳角至约0-20°.(5)调整适当.典型缺陷照片二缺陷名称咬边(Undercut)焊接方式发生原因防止措施手工电弧焊(1)电流太强.(2)焊条不适合.(3)电弧过长.(4)操作方法不当.(5)母材不洁.(6)母材过热.(1)使用较低电流.(2)选用适当种类及大小之焊条.(3)保持适当的弧长.(4)采用正确的角度,较慢的速度,较短的电弧及较窄的运行法.(5)清除母材油渍或锈.(6)使用直径较小之焊条.CO2气体保护焊(1)电弧过长,焊接速度太快.(2)角焊时,焊条对准部位不正确.(3)立焊摆动或操作不良,使焊道二边填补不足产生咬边.(1)降低电弧长度及速度.(2)在水平角焊时,焊丝位置应离交点1-2mm.(3)改正操作方法.典型缺陷照片三缺陷名称:夹渣(Slag Inclusion)焊接方式发生原因防止措施手工电弧焊(1)前层焊渣未完全清除.(2)焊接电流太低.(3)焊接速度太慢.(4)焊条摆动过宽.(5)焊缝组合及设计不良.(1)彻底清除前层焊渣.(2)采用较高电流.(3)提高焊接速度.(4)减少焊条摆动宽度.(5)改正适当坡口角度及间隙.CO2气体电弧焊(1)母材倾斜(下坡)使焊渣超前.(2)前一道焊接后,焊渣未清洁干净.(3)电流过小,速度慢,焊着量多.(4)用前进法焊接,开槽内焊渣超前甚多.(1)尽可能将焊件放置水平位置.(2)注意每道焊道之清洁.(3)增加电流和焊速,使焊渣容易浮起.(4)提高焊接速度埋弧焊接(1)焊接方向朝母材倾斜方向,因此焊渣流动超前.(2)多层焊接时,开槽面受焊丝溶入,焊丝过于靠近开槽的侧边.(3)在焊接起点有导板处易产生夹渣.(4)电流过小,第二层间有焊渣留存,在焊接薄板时容易产生裂纹.(5)焊接速度过低,使焊渣超(1)焊接改向相反方向焊接,或将母材尽可能改成水平方向焊接.(2)开槽侧面和焊丝之间距离,最少要大于焊丝直径以上.(3)导板厚度及开槽形状,需与母材相同.(4)提高焊接电流,使残留焊渣容易熔化.(5)增加焊接电流及焊接速度.(6)减小电压或提高焊速,必要时盖面层由单道焊改为多道焊接.前.(6)最后完成层电弧电压过高,使得游离焊渣在焊道端头产生搅卷.自保护药芯焊丝(1)电弧电压过低.(2)焊丝摆弧不当.(3)焊丝伸出过长.(4)电流过低,焊接速度过慢.(5)第一道焊渣,未充分清除.(6)第一道结合不良.(7)坡口太狭窄.(8)焊缝向下倾斜.(1)调整适当.(2)加多练习.(3)依各种焊丝使用说明.(4)调整焊接参数.(5)完全清除(6)使用适当电压,注意摆弧.(7)改正适当坡口角度及间隙.(8)放平,或移行速度加快.典型缺陷照片四缺陷名称:未焊透(Incomplete Penetration)焊接方式 发生原因防止措施手工 电弧焊(1)焊条选用不当.(2)电流太低.(3)焊接速度太快温度上升不够,又进行速度太慢电弧冲力被焊渣所阻挡,不能给予母材. (4)焊缝设计及组合不正确.(1)选用较具渗透力的焊条. (2)使用适当电流.(3)改用适当焊接速度. (4)增加开槽度数,增加间隙,并减少根深.CO2气体 保护焊(1)电弧过小,焊接速度过低. (2)电弧过长.(3)开槽设计不良. (1)增加焊接电流和速度. (2)降低电弧长度.(3)增加开槽度数.增加间隙减少根深. 自保护药芯焊丝(1)电流太低. (2)焊接速度太慢.(3)电压太高.(4)摆弧不当. (5)坡口角度不当.(1)提高电流. (2)提高焊接速度. (3)降低电压. (4)多加练习.(5)采用开槽角度大一点.典型缺陷照片五缺陷名称:裂纹(Crack)焊接方式发生原因防止措施手工电弧焊(1)焊件含有过高的碳、锰等合金元素.(2)焊条品质不良或潮湿.(3)焊缝拘束应力过大.(4)母条材质含硫过高不适于焊接.(5)施工准备不足.(6)母材厚度较大,冷却过速.(7)电流太强.(8)首道焊道不足抵抗收缩应力.(1)使用低氢系焊条.(2)使用适宜焊条,并注意干燥.(3)改良结构设计,注意焊接顺序,焊接后进行热处理.(4)避免使用不良钢材.(5)焊接时需考虑预热或后热.(6)预热母材,焊后缓冷.(7)使用适当电流.(8)首道焊接之焊着金属须充分抵抗收缩应力.CO2气体保护焊(1)开槽角度过小,在大电流焊接时,产生梨形和焊道裂纹.(2)母材含碳量和其它合金量过高(焊道及热影区).(3)多层焊接时,第一层焊道过小.(4)焊接顺序不当,产生拘束力过强.(5)焊丝潮湿,氢气侵入焊道.(6)套板密接不良,形成高低不平,致应力集中.(7)因第一层焊接量过多,冷却(1)注意适当开槽角度与电流的配合,必要时要加大开槽角度.(2)采用含碳量低的焊条.(3)第一道焊着金属须充分能抵抗收缩应力.(4)改良结构设计,注意焊接顺序,焊后进行热处理.(5)注意焊丝保存.(6)注意焊件组合之精度.(7)注意正确的电流及焊接速度.缓慢(不锈钢,铝合金等).埋弧焊接(1)对焊缝母材所用的焊丝和焊剂之配合不适当(母材含碳量过大,焊丝金属含锰量太少).(2)焊道急速冷却,使热影响区发生硬化.(3)焊丝含碳、硫量过大.(4)在多层焊接之第一层所生焊道力,不足抵抗收缩应力.(5)在角焊时过深的渗透或偏析.(6)焊接施工顺序不正确,母材拘束力大.(7)焊道形状不适当,焊道宽度与焊道深度比例过大或过小.(1)使用含锰量较高的焊丝,在母材含碳量多时,要有预热之措施.(2)焊接电流及电压需增加,焊接速度降低,母材需加热措施.(3)更换焊丝.(4)第一层焊道之焊着金属须充分抵抗收缩应力.(5)将焊接电流及焊接速度减低,改变极性.(6)注意规定的施工方法,并予焊接操作施工指导.(7)焊道宽度与深度的比例约为1:1:25,电流降低,电压加大.典型缺陷照片六缺陷名称:变形(Distortion )焊接方式 发生原因防止措施手焊、CO2气体保护焊、 自保护药芯焊丝焊接、自动埋弧焊接.(1)焊接层数太多.(2)焊接顺序不当.(3)施工准备不足. (4)母材冷却过速. (5)母材过热.(薄板) (6)焊缝设计不当. (7)焊着金属过多.(8)拘束方式不确实.(1)使用直径较大之焊条及较高电流. (2)改正焊接顺序(3)焊接前,使用夹具将焊件固定以免发生翘曲.(4)避免冷却过速或预热母材. (5)选用穿透力低之焊材. (6)减少焊缝间隙,减少开槽度数. (7)注意焊接尺寸,不使焊道过大. (8)注意防止变形的固定措施.七其他缺陷缺陷名称发生原因 防止措施搭叠(Overlap)(1)电流太低.(2)焊接速度太慢. (1)使用适当的电流.(2)使用适合的速度.焊道外观形状不良(BadAppearance)(1)焊条不良.(2)操作方法不适.(3)焊接电流过高,焊条直径过粗.(4)焊件过热.(5)焊道内,熔填方法不良.(6)导电嘴磨耗.(7)焊丝伸出长度不变. (1)选用适当大小良好的干燥焊条. (2)采用均匀适当之速度及焊接顺序.(3)选用适当电流及适当直径的焊接. (4)降低电流.(5)多加练习.(6)更换导电嘴.(7)保持定长、熟练.凹痕(Pit) (1)使用焊条不当. (2)焊条潮湿.(3)母材冷却过速.(4)焊条不洁及焊件的偏析. (5)焊件含碳、锰成分过高. (1)使用适当焊条,如无法消除时用低氢型焊条.(2)使用干燥过的焊条.(3)减低焊接速度,避免急冷,最好施以预热或后热.(4)使用良好低氢型焊条.(5)使用盐基度较高焊条.偏弧(ArcBlow)(1)在直流电焊时,焊件所生磁场不均,使电弧偏向.(2)接地线位置不佳.(3)焊枪拖曳角太大.(4)焊丝伸出长度太短.(5)电压太高,电弧太长.(6)电流太大.(7)焊接速度太快.(1)·电弧偏向一方置一地线. · 正对偏向一方焊接.·采用短电弧.·改正磁场使趋均一.·改用交流电焊(2)调整接地线位置.(3)减小焊枪拖曳角.(4)增长焊丝伸出长度.(5)降低电压及电弧. (6)调整使用适当电流.(7)焊接速度变慢.烧穿(1)在有开槽焊接时,电流过大.(2)因开槽不良焊缝间隙太大.(1)降低电流. (2)减少焊缝间隙.焊道不均匀(1)导电嘴磨损,焊丝输出产生摇摆.(2)焊枪操作不熟练.(1)将焊接导电嘴换新使用. (2)多加操作练习.焊泪(1)电流过大,焊接速度太慢. (2)电弧太短,焊道高.(3)焊丝对准位置不适当.(角焊时)(1)选用正确电流及焊接速度. (2)提高电弧长度.(3)焊丝不可离交点太远. 火花飞溅过多(1)焊条不良. (2)电弧太长.(3)电流太高或太低.(4)电弧电压太高或太低.(5)焊丝突出过长 .(6)焊枪倾斜过度,拖曳角太(1)采用干燥合适之焊条. (2)使用较短之电弧. (3)使用适当之电流. (4)调整适当.(5)依各种焊丝使用说明.大.(7)焊丝过度吸湿. (8)焊机情况不良.(6)尽可能保持垂直,避免过度倾斜. (7)注意仓库保管条件. (8)修理,平日注意保养.焊道成蛇行状(1)焊丝伸出过长.(2)焊丝扭曲.(3)直线操作不良.(1)采用适当的长度,例如实心焊丝在大电流时伸出长20-25mm.在自保护焊接时伸出长度约为40-50mm. (2)更换新焊丝或将扭曲予以校正.(3)在直线操作时,焊枪要保持垂直.电弧不稳定(1)焊枪前端之导电嘴比焊丝心径大太多.(2)导电嘴发生磨损.(3)焊丝发生卷曲.(4)焊丝输送机回转不顺.(5)焊丝输送轮子沟槽磨损.(6)加压轮子压紧不良. (7)导管接头阻力太大. (1)焊丝心径必须与导电嘴配合. (2)更换导电嘴.(3)将焊丝卷曲拉直.(4)将输送机轴加油,使回转润滑.(5)更换输送轮.(6)压力要适当,太松送线不良,太紧焊丝损坏. (7)导管弯曲过大,调整减少弯曲量.喷嘴与母材间发生电弧 (1)喷嘴,导管或导电嘴间发生短路. (1)火花飞溅物粘及喷嘴过多须除去,或是使用焊枪有绝缘保护之陶瓷管.焊枪喷嘴过热(1)冷却水不能充分流出. (2)电流过大.(1)冷却水管不通,如冷却水管阻塞,必须清除使水压提升流量正常.(2)焊枪使用在容许电流范围及使用率之内.焊丝粘住导电嘴 (1)导电嘴与母材间的距离过短. (2)导管阻力过大,送线不良. (3)电流太小,电压太大.(1)使用适当距离或稍为长些来起弧,然后调整到适当距离.(2)清除导管内部,使能平稳输送.(3)调整适当电流,电压值.典型缺陷照片 -焊穿--搭叠--焊道蛇形-。
锡焊产生孔洞的原因-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在现代制造业中,锡焊是一种常用的连接技术,通常用于电子产品和电路板的制造中。
然而,在实际生产中,经常会出现锡焊产生孔洞的情况,这不仅影响产品的质量和可靠性,还会增加生产成本和劳动力。
因此,深入了解锡焊产生孔洞的原因对于提高焊接质量和效率至关重要。
本文将从材料问题、工艺问题和设备问题等方面进行分析,探讨锡焊产生孔洞的原因,并提出相应的解决方案,以期为相关从业人员提供参考和借鉴。
"1.2文章结构部分将详细介绍以下内容:1. 引言:介绍本文的主题,即锡焊产生孔洞的原因,概述将简要介绍孔洞在制造过程中的重要性和影响。
2. 正文:分为三个部分,分别探讨造成锡焊产生孔洞的不同原因。
具体包括材料问题、工艺问题和设备问题;温度控制不当、焊接速度过快和焊接压力不足;表面处理不当、焊接材料不匹配和气体保护不足。
3. 结论:总结本文探讨的内容,列举影响和提出建议,以应对锡焊产生孔洞的问题。
"1.3 目的:本文旨在深入探讨锡焊产生孔洞的原因,为相关行业从业人员提供解决问题的方法和思路。
通过分析材料问题、工艺问题、设备问题、温度控制不当、焊接速度过快、焊接压力不足、表面处理不当、焊接材料不匹配、气体保护不足等因素,帮助读者了解在锡焊过程中容易出现孔洞的原因,从而加强锡焊质量控制,提高生产效率。
同时,通过总结分析,为读者提供相应的解决方案和避免产生孔洞的建议,以期提升锡焊技术水平,降低不良品率,实现生产的良性循环。
2.正文2.1 第一原因:在实际的锡焊过程中,产生孔洞的原因往往可以归结为三个方面的问题,包括材料问题、工艺问题和设备问题。
2.1.1 材料问题:首先,材料的质量对于焊接质量至关重要。
如果使用的焊料含有杂质或氧化物,很容易在焊接过程中产生不良的反应,导致孔洞的产生。
因此,在选择焊料时,需要确保其质量符合标准要求,避免出现杂质等问题。
此外,焊接材料的表面处理也是一个重要的因素。
PWBA焊点锡洞的成因与改善
【摘要】焊点锡洞是PWBA组装过程中的主要缺陷之一,大面积锡洞的存在会严重影响产品的使用性能及可靠性。
本文以三个比较典型的实际案例为分析对象,采用金相切片分析技术,分析了锡洞的形成原因和形成机理。
分析结果表明:PWB PTH (Plated Through Hole) 破孔是导致焊点锡洞形成的直接原因,而破孔则归因于PWB钻孔质量差、化学铜不良以及抗蚀刻金属阻剂保护不良。
同时,本文亦提出了相应的改善对策,如改善钻孔质量、优化化学铜工艺等,可有效降低后续生产中锡洞的产生机率,提高产品的使用寿命。
【关键词】PTH、锡洞、破孔、钻孔、化学铜、金属阻剂
■作者:刘燕芳、潘启智 中达电子(江苏)有限公司物性失效分析实验室
1. 引言
波峰焊接可实现PWB与电子元件之间的电气连
接,是目前PWBA的主要组装工艺之一,具有省时、省能、对PWB以及元件伤害小等优点。
然而在实际生产作业中,尤其是步入无铅时代后,不可避免地会出现焊接不良相关问题,如焊点剥离[1]、漏焊、虚焊、锡洞、锡珠以及锡桥等,从而影响产品的可靠性或整机功能。
其中焊点锡洞是PWBA组装制程中的主要缺陷之ㄧ,大面积锡洞的存在会严重影响产品的使用性能及可靠性。
焊点锡洞的形成原因有很多,如PTH破孔、PTH 孔壁氧化、元器件的可焊性不良、焊接温度曲线设计不良以及助焊剂活性不足等。
本文以比较典型的且实际发生机率相对较高的三个锡洞案例为分析对象,探讨锡洞的形成原因及机理,提出解决问题的改善方法,防患于未然,对实际生产具有积极的指导意义。
2. 分析內容
本文研究三个锡洞案例,编号分别为Void1、Void2及Void3。
先对锡洞位置进行外观观察,然后再对其进行金相切片分析。
2.1外观观察
先用实体显微镜对分析位置进行外观观察,观察结果如图1~图3所示,插件引脚经波焊炉后,焊点表面均存在大小不等的锡洞。
图1 Void1外观图片
图2 Void2外观图片
图3 Void3外观图片
2.2金相切片分析
使用精密切割机分别切下三个分析样品,分别用丙烯酸树脂镶埋,然后在研磨抛光机上研磨至焊点内部空洞位置,随后对样品进行自动抛光,最后用金相显微镜观察焊点内部微观结构。
金相切片结果如图4~图6所示。
由图可知,三个焊点内部均存在空洞,且空洞处PTH均有破孔现象,如图中紅色箭头所示。
破孔位置容易吸入一些水分及化学物质等杂质,在后续波峰焊接过程中,高温会使水分或化学物质迅速气化蒸发,形成较大的蒸气压将液态焊锡吹开,从而形成锡洞,影响焊点的焊接强度[2]。
a.25X
b.500X 圖4 Void1金相图片
a.25X
b.500X
圖5 Void2金相图片
a.25X
b.500X
圖6 Void3金相图片
3. 综合讨论
通常钻针切削表面的切削前缘出现破口是导致孔壁粗糙的主要原因,即针尖上两个第一面的切削前
缘出现崩破导致无法顺利切削玻璃纤维束,亦或针尖
由2.2小节可知,Void1、Void2以及Void3对应
的PTH均有破孔现象,破孔导致锡洞的产生。
事实上,引起PTH破孔的原因有很多,一般与PWB制程工艺控制
不当有关,如钻孔不良、孔壁上的残渣[3]
、化学镀铜
不良、电镀铜不良以及电镀的抗蚀层覆盖不良[4]
等。
下面将分别讨论研究Void1、Void2以及Void3的形成机理与改善,亦即对每个案例中PTH破孔的形成机理作详细研究,并提出相关改善方法。
3.1 Void1
的形成机理与改善
由图4可知,
Void1对应的PTH 破孔处孔壁粗糙度较大,局部达53.4 um,大于30.5um max 的规格要求。
通孔工序大致为: 钻孔 除胶渣 化学铜 电镀一铜 电镀二铜,即使化学铜工艺正常,孔壁粗糙度过大亦会导致后续工艺中化学铜覆盖不连续或不完整,无化学铜的区域,一铜和二铜就无法电镀上去从而形成破孔,焊接时出现空洞。
孔壁粗糙度过大的原因为钻孔不良,钻孔示意图如图7(a)所示。
在钻孔过程中,进刀量变化过大、进刀速率过快、盖板材料选用不适当、固定钻头所用真空度不足、退刀速率异常、尖针之切削前缘出现破
口或损伤以及主轴之偏转太大[5]
均会导致孔壁粗糙度过大。
a.钻孔示意图
b. 钻针切削表面 图7 钻孔示意图及钻针切削表面
[2]
53.4um
36.5um
铜 树脂
第一面第二面第一面
第二面
刃角
刃角
外侧两刃角缺损磨圆导致其失去原来直角修整孔壁的功能[6]。
因此,为了改善钻孔质量以减小孔壁粗糙度,PWB加工厂需建立严格且规范的钻针管理制度,每种钻针需规定好其钻孔数目以及重磨次数。
同时,每次使用前要先检查钻针的切削表面情况和使用记录,若发现切削面过度破损,则需根据钻针的实际使用记录选择重磨钻针或更换新钻针,当重磨次数已经达到规定次数时则需立即更换新的钻针。
在钻孔前保证钻针质量可改善钻孔质量,可有效预防因孔壁粗糙问题而造成的孔壁化学铜不完整,保证后续的一铜和二铜能正常电镀到孔壁上去,可有效避免因PTH破孔而引起的焊点锡洞问题。
3.2 Void2的形成机理与改善
由图5可知,Void2对应的PTH破孔呈现“凸弧”状,电镀铜层尽量想把不导电的孔壁位置镀满,铜层断点的边缘都有一种想要向外延伸的欲望[6]。
此为PTH孔壁上的化学铜覆盖不良导致,孔壁没有化学铜的区域,基本无电气导通作用,在后续电镀过程中,一铜和二铜就无法电镀上去,从而形成破孔。
实际上,影响化学铜覆盖不良的因素有很多,其中大部分与其制程工艺相关,化学铜制程如图8[2]所示。
在整孔过程中,若清洁整孔剂发生老化,会导致孔壁清洁不足以及正电性不良,使后续呈负电性的活化剂钯胶体吸附不良,无钯胶体的区域就不会有化学铜沉积覆盖。
同时,若活化槽中水量过多会导致钯胶体中的Pd2+发生水解,以致不能还原成后制程中化学铜反应所需要的催化剂单质钯[7]。
另外,速化剂浓度、化学铜液Cu2+浓度以及甲醛浓度过低等均会导致局部孔壁无化学铜覆盖。
而此案例中的化学铜不良是由化学铜槽中Cu2+浓度偏低所引起,PWB厂PTH生产线当时药液Cu2+浓度不在理想范围内,经确认是因为操作人员工作疏忽未定时往化学铜槽内手动添加一定量的新药液以维持Cu2+浓度,当Cu2+浓度偏低时,部分孔壁上不会发生Cu的析出反应,亦即不会有化学铜覆盖。
图8 化学铜制程工艺
确认PTH破孔的形成机理后,采取合理的改善方法具有重要意义。
优化PTH化学铜液添加工艺以保证Cu2+浓度在理想范围内是有效的解决途径,即由原来的人员手动添加改为设备添加系统自动添加。
自动添加系统是根据槽内Cu2+含量变化自动添加化学铜液,当化学铜槽中Cu2+浓度低至某一设定值时,系统会自动添加补给一定的化学铜液,故可预防因操作人员疏忽而导致化学铜槽内Cu2+浓度不足的情况。
采取该措施后,此案例所涉及的机种没有再发生过由于化学铜覆盖不良引起破孔而导致焊点锡洞的现象。
3.3 Void3的形成机理与改善
如图6所示,Void3对应的PTH破孔呈现下陷缩回式“凹弧”状,此为PWB蚀刻前制程中抗蚀刻金属阻剂保护不良,罩不住蚀刻液导致孔铜被咬断[6]而出现破孔。
外层线路制作工艺如图9所示,孔铜包括一铜和二铜在完好的情况下,当金属阻剂镀锡层保护不良时,会导致原先电镀完好的孔铜在蚀刻时受到蚀刻液的侵蚀而被咬断,造成PTH破孔。
图9 外层线路制作工艺
金属阻剂镀锡层保护不良主要归因于孔内二铜上面未镀上保护层锡或锡层太薄,一般抗蚀刻镀锡层厚度需5~10微米[4]。
因此,确保镀锡层厚度在规格范围内是改善镀锡层保护能力的有效途径。
PWB加工厂在镀锡过程中要管控好相关工艺参数,以确保镀锡层厚度符合规格使其足以能抵抗蚀刻液的攻击,采取该措施后可有效解决因金属阻剂不良引起破孔而产生的锡洞问题。
4. 结束语
本文采用外观观察和金相切片分析方法深入分析了三个比较典型的锡洞案例,分析结果表明: PTH 破孔是导致焊点锡洞形成的原因。
Void1破孔归因于PWB孔壁粗糙度大,Void2破孔归因于化学铜不良,而Void3破孔则归因于抗蚀刻金属阻剂保护不良。
根据锡洞的实际形成机理提出相应的改善措施具有重要的现实意义,在钻孔前保证钻针质量、优化化学铜添加工艺以及确保金属阻剂镀锡层厚度可预防PTH破孔,进而可有效降低后续生产中锡洞的发生机率,提高产品的可靠性和生产效益。
5. 参考文献
[1] 黄卓等, 无铅焊接工艺及失效分析, 电子元件与
材料, 2006, 25: 69-72.
[2] 白蓉生, 电路板术语手册, 台湾电路板协会, 桃 园;2009.
[3] 林金堵等, PCB镀通孔发生“空洞”的根本原因
和
对策, 印制电路信息, 2010, 4: 31-36.
[4] 孙亚林, 孔壁镀层空洞, 印制电路信息, 2001, 7: 45-47.
[5] 白蓉生, 电路板解困手册, 印制电路信息,深圳; 2004.
[6] 白蓉生, 电路板微切片手册,台湾电路板协会, 桃园;2006.
[7] 张志祥, 镀通孔制程中的空洞问题成因与对策 探讨, 印制电路信息, 2001, 9: 40-43.。