通孔波峰焊透锡不良问题研究
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波峰焊接不良原因及解决对策讲义波峰焊是让插件PCBA电路板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫'波峰焊',其主要材料是焊锡条。
下面是示意图,展示了波浪状的熔化焊锡从电路板下表面通过,使PCB焊盘与元器件焊脚充分焊接可靠牢固连接在一起。
波峰焊焊接制程有哪些不良?有什么检测方法?造成的原因是什么?又如何改善呢?焊接过程是一个热加工过程,一个优良的焊接效果,需要考虑焊料配方、助焊剂、元件和PCB的匹配、工装设计及过程控制参数等。
一个不好的结果可能有多个原因,接下来介绍一些常见的波峰焊焊接不良、产生原因的分析方法及改善建议。
关系波峰焊品质的特定因素连锡连锡又称桥接是相邻的不应连接在一起的焊点由焊料连在了一起。
这种连接必定会导致电气故障。
连锡的预防要从源头-设计-开始,所以DFM分析尤为重要。
如选用pitch不小于2mm的PTH元件,焊接脚穿出不要超出2mm,铜环的间距不要小于0.5mm,铜环间增加白油,元件长度方向与板在轨道的运行方向一致,等等。
如果元件的pitch过小,铜环的间距过小,建议将焊接脚穿出剪小到0.5mm,同时在托盘适当位置增加拖锡片(钛合金,马口铁镀镍),以降低连锡的的风险。
熔锡温度低,熔锡的流动性就差,会造成连锡;预热温度低,带来焊接时温度不足,也会造成连锡。
所以,适当提高温度,有助于改善连锡不良。
链速要适当。
链速过低可能加速flux的消耗,使得焊料的润湿下降,造成连锡。
更换活性更强的助焊剂有助于减少连锡,因为活性强的助焊剂可以增加润湿性。
冷焊冷焊是由于热量不足等原因造成焊点出现润湿不佳,呈灰色和有褶皱。
此类不良通常是因为热量不足使得焊接时间短,造成焊点灰暗。
适当增加焊接时间、调高预热温度和熔锡温度有助于不良的改善。
如果焊点看似碎裂、不平,大部分原因是元件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,这种情况下要注意链爪是否有异常振动。
波峰焊接不良解析基础(一)·PTH焊料填充不足·退润湿和不润湿·焊点空洞·……得其道为你一一解答分析思路波峰焊是现代电子制造重要工艺之一,虽然它一直受到SMT技术的冲击,但还是有相当多的电子元器件无法完全采用SMT封装技术替代,如高可靠性要求的插拔连接器,一些大功率电解电容等。
因此波峰焊还会在电子制造领域发挥重要作用。
那么波峰焊焊接制程有哪些不良?原因是什么?又如何改善呢?焊接过程是一个热加工过程,一个优良的焊接效果,需要考虑焊料配方、助焊剂、元件和PCB的匹配、工装设计及过程控制参数等。
一个不好的结果可能有多个原因,本文就一些常见的焊接不良、产生原因进行分析,并提出改善建议。
常见波峰焊不良多锡PTH焊料填充不足白斑拉尖退润湿和不润湿板子变形连锡焊点空洞溢锡锡球吹孔或针孔冷焊漏焊助焊剂残留322KMPTH焊料填充不足镀通孔焊料填充不足,是指孔内的焊料填充高度没有达到IPC要求(PCB厚度的50%或75%),或者没有达到客户要求,影响焊点的可靠性。
∙如果不良总是发生于相同元件,原因可能是托盘设计有阴影效应(夹具外壁与焊接表面空间过小),减少了熔锡与待焊表面的接触面积。
此时的改善措施是局部削薄托盘(合成石材料最小保留0.5mm厚度)或者改用更薄的钛合金(最小保留0.2mm厚度)。
∙焊接表面氧化、污染等也会导致上锡不足,此时,应该对元件引脚或孔壁表面进行元素分析找出污染物和污染源;当然,改用活性更强的助焊剂会对不良有所改善。
∙孔径不匹配,通孔与接地大铜箔连接也会导致填充不足,尤其是大电解电容,这种情况需要通过提前的DFM进行设计改善,如重新设计铜孔,用花盘设计,降低焊接时的热量散失。
∙∙如果不良位置不固定,则有可能是铜孔被污染了,影响了可焊性;也有可能是助焊剂喷涂不够、不均匀等,波峰高度不足也会产生上锡不足。
∙温度也是影响因素之一。
预热不足时,助焊剂活性降低;焊接温度不够会使得熔锡在孔内爬升动能不足,最终造成填充不足。
波峰焊十大缺陷原因分析及解决方法波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫“波峰焊”,其主要材料是焊锡条。
下面小编为大家分析下线路板波峰焊接后常见缺陷及解决办法:一、元件脚间焊接点桥接连锡原因:桥接连锡是波峰焊中个比较常见的缺陷,元件引脚间距过近或者波不稳都有可能导致桥接连锡,可能原因如下,焊接温度设置过低,焊接时间过短,焊接完成后下降时间过快,助焊剂喷涂量过少。
般这种情况下要检查波和确认焊接坐标是否正确,可以通过提高焊接温度或预热温度,提高焊接时间,增加下降时间,提高助焊剂喷涂量的方法来改善。
二、线路板焊锡面的上锡高度达不到原因:对于二以上产品来说这也是个比较常见的缺陷,般来讲些金属材质的大元件如电源模块等,由于他们大多与接地脚相接散热较快上锡困难,当然般上锡高度标准会有相应的放松。
除此外焊接温度低,助焊剂喷涂量少,波高度低都会导致上锡高度不够。
提高预热和焊接温度,多喷涂些助焊剂等可以解决问题。
三、线路板过波峰焊时正面元件浮高原因:元件过轻或波抬高会导致波将元件冲击浮高上去,或者在插装元件的时候元件没有插到位,轨道速度过快或不稳导致元件歪斜抬高。
可以制作夹具将原件压住,由于夹具的吸热可能需要提高预热或焊接温度。
推荐阅读:再次焊锡产生的不良原因四、波峰焊接后线路板有焊点空洞原因:元件引脚太短尚不能伸出通孔或元件引脚横截面被氧化不上锡,可以加喷助焊剂。
五、波峰焊接后焊点拉原因:这是个和桥接样发生频率较高的缺陷种类,预热和焊接温度过低,焊接时间太短会导致拉的发生。
六、波峰焊接后线路板上有锡珠原因:有锡珠时要检查助焊剂的质量或者板子表面是否沾上锡膏,助焊剂中含水在焊接时会炸裂导致锡珠。
波峰焊过程中十五种常见不良分析概要波峰焊过程中,十五种常见不良分析概要一、焊后PCB板面残留多板子脏:1.FLUX固含量高,不挥发物太多。
2.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时,时间太短)。
3.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。
4.锡炉温度不够。
5.锡炉中杂质太多或锡的度数低。
6.加了防氧化剂或防氧化油造成的。
7.助焊剂涂布太多。
8.PCB上扦座或开放性元件太多,没有上预热。
9.元件脚和板孔不成比例(孔太大)使助焊剂上升。
10.PCB本身有预涂松香。
11.在搪锡工艺中,FLUX润湿性过强。
12.PCB工艺问题,过孔太少,造成FLUX挥发不畅。
13.手浸时PCB入锡液角度不对。
14.FLUX使用过程中,较长时间未添加稀释剂二、着火:1.助焊剂闪点太低未加阻燃剂。
2.没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。
3.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)。
4.PCB上胶条太多,把胶条引燃了。
5.PCB上助焊剂太多,往下滴到加热管上。
6.走板速度太快(FLUX未完全挥发,FLUX滴下)或太慢(造成板面热温度?太高)。
7.预热温度太高。
8.工艺问题(PCB板材不好,发热管与PCB距离太近)。
三、腐蚀(元器件发绿,焊点发黑)1.铜与FLUX起化学反应,形成绿色的铜的化合物。
2.铅锡与FLUX起化学反应,形成黑色的铅锡的化合物。
3.预热不充分(预热温度低,走板速度快)造成FLUX残留多,有害物残留太多)。
? 4.残留物发生吸水现象,(水溶物电导率未达标)5.用了需要清洗的FLUX,焊完后未清洗或未及时清洗。
6.FLUX活性太强。
7.电子元器件与FLUX中活性物质反应。
四、连电,漏电(绝缘性不好)1.FLUX在板上成离子残留;或FLUX残留吸水,吸水导电。
2.PCB设计不合理,布线太近等。
3.PCB阻焊膜质量不好,容易导电。
五、漏焊,虚焊,连焊1.FLUX活性不够。
2.FLUX的润湿性不够。
A.焊料不足:焊点干瘪/不完整/有空洞,插装孔及导通孔焊料不饱满,焊料未爬到元件面的焊盘上。
原因:a)PCB预热和焊接温度过高,使焊料的黏度过低;b)插装孔的孔径过大,焊料从孔中流出;c)插装元件细引线大焊盘,焊料被拉到焊盘上,使焊点干瘪;d)金属化孔质量差或阻焊剂流入孔中;e) PCB爬坡角度偏小,不利于焊剂排气。
对策:a)预热温度90-130℃,元件较多时取上限,锡波温度250+/-5℃,焊接时间3~5S。
b)插装孔的孔径比引脚直径大0.15~0.4mm,细引线取下限,粗引线取上线。
c)焊盘尺寸与引脚直径应匹配,要有利于形成弯月面;d)反映给PCB加工厂,提高加工质量;e) PCB的爬坡角度为3~7℃。
B、焊料过多:元件焊端和引脚有过多的焊料包围,润湿角大于90°。
原因:a)焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度过大;b) PCB预热温度过低,焊接时元件与PCB吸热,使实际焊接温度降低;c)助焊剂的活性差或比重过小;d)焊盘、插装孔或引脚可焊性差,不能充分浸润,产生的气泡裹在焊点中;e)焊料中锡的比例减少,或焊料中杂质Cu的成份高,使焊料黏度增加、流动性变差。
f)焊料残渣太多。
对策:a)锡波温度250+/-5℃,焊接时间3~5S。
b)根据PCB尺寸、板层、元件多少、有无贴装元件等设置预热温度,PCB底面温度在90-130。
c)更换焊剂或调整适当的比例;d)提高PCB板的加工质量,元器件先到先用,不要存放在潮湿的环境中;e)锡的比例<61.4%时,可适量添加一些纯锡,杂质过高时应更换焊料;f)每天结束工作时应清理残渣。
C、焊点桥接或短路原因:a) PCB设计不合理,焊盘间距过窄;b)插装元件引脚不规则或插装歪斜,焊接前引脚之间已经接近或已经碰上;c) PCB预热温度过低,焊接时元件与PCB吸热,使实际焊接温度降低;d)焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度降低;e)阻焊剂活性差。