CQI-17焊锡系统评估培训资料课件.ppt

1、About us锡焊系统评估CQI-17特殊过程:锡焊系统评估CQI-171典型锡焊工艺及失效模式分析2主要内容主要内容1锡焊工艺基本概念及基础知识典型2典型锡焊工艺及失效分析典型3典型锡焊工艺过程策划及控制要点1.1 焊接就是利用加热,加压,或者两者兼用,并用填充材料(也可以不用）使两焊件达到原子间结合,从而形成永久性连接的工艺过程.焊接是一种生产不可拆卸的结构的工艺方法。随着近代科学技术的发展，焊接已发展成为一门独立的科学，焊接不仅可以解决各种钢材的连接，还可以解决铝、铜等有色金属及钛等特种金属材料的连接，因而已广泛用于国民经济的各个领域，如机械制造、造船、海洋开发、汽车制造、石油化工、航

2、天技术、原子能、电力、电子技术及建筑等部门。据统计，每年仅需要进行焊接加工之后、使用的钢材就占钢材总产量的55%左右。可见焊接技术应用的前景是很广阔的。.锡焊工艺基本概念及基础知识根据焊接时的工艺特点和母材金属所处的状态，可以把焊接方法分成熔焊、压焊和钎焊三类，金属焊接的分类如下：气 焊 手工电弧焊 电弧焊 埋 弧 焊 电渣焊 烙铁钎焊 熔焊 等离子弧焊 自保护电弧焊 火焰钎焊 气体保护焊 惰性气体保护电弧焊 电阻钎焊 电子束焊 活性气体保护电弧焊 感应钎焊 激光焊 盐浴钎焊 金属焊接 钎焊 金属浴焊 锻 焊 炉中钎焊 摩擦焊 点焊 真空钎焊 气压焊 缝焊 超声波钎焊 压焊 电阻焊 扩散钎焊

3、冷压焊 对焊 电弧钎焊 超声波焊 凸焊 爆炸焊 扩散焊 高频焊.锡焊工艺基本概念及基础知识过程表评估：过程表A一锡膏印刷过程表B检验过程表C表面贴装设备过程表D回流焊过程表E胶水点胶过程表F波峰焊助焊剂应用过程表G焊接过程预热过程表H波峰焊接过程过程表I喷泉焊接过程特殊过程：焊接系统评估过程表评估（续）：过程表J浸渍焊接过程过程表K选择焊接过程过程表L自动烙铁焊接过程表M-手动烙铁焊接过程表N软激光束焊接过程表O感应过程表P覆形涂覆过程表QPCB分割过程表R回路测试ICT过程表S焊接返工特殊过程：焊接系统评估.锡焊工艺基本概念及基础知识钢网印刷钢网印刷有机架,网板,刮刀系统,印刷工作台,PCB

4、定位系统,模板固定机构和为保证印刷精度配置的其他组件等构成.网板和印制电路板定位后,对刮刀施加压力,同时移动刮刀使焊膏滚动,把焊膏填充到网板的开口部位.1.2 钢网印刷钢网印刷有机架,网板,刮刀系统,印刷工作台,PCB定位系统,模板固定机构和为保证印刷精度配置的其他组件等构成.网板和印制电路板定位后,对刮刀施加压力,同时移动刮刀使焊膏滚动,把焊膏填充到网板的开口部位.印刷工作原理.锡焊工艺基本概念及基础知识1.2.1 影响印刷质量的重要参数首先是模板质量模板印刷是接触印刷,因此模板厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量.焊膏量过多会产生桥接,焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊.模板开口形状以及开口是否光

5、滑也会影响脱模质量.(IPC7525)垂直开口易脱模 喇叭口向下易脱模 喇叭口向上脱模差.锡焊工艺基本概念及基础知识孔壁粗糙影响焊膏释放窄间距时可采用激光+电抛光工艺.锡焊工艺基本概念及基础知识其次是焊膏质量焊膏的黏度,印刷性(滚动性,转移性),触变性,常温下的使用寿命等都会影响印刷质量.印刷工艺参数:刮刀速度,刮刀压力,刮刀和钢网角度及焊膏的黏度之间都存在着一定的制约关系,因此只有正确控制这些参数,才能保证焊膏的印刷质量.设备精度方面:在印刷高密度窄间距产品时,印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用.环境温度,湿度,以及环境卫生:环境温度过高会降低焊膏黏度,湿度过大时焊膏会吸收空气中

6、的水分,湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发,环境中灰尘混入焊膏中会使焊点产生针孔.(一般要求环境温度23+/-3,相对湿度4570%.锡焊工艺基本概念及基础知识刮刀与网板的角度:角度越小，向下的压力越大，容易将焊膏注入漏孔中，但也容易使焊膏污染模板底面，造成焊膏图形粘连。一般为4560。目前自动和半自动印刷机大多采用60。刮刀压力-刮刀压力也是影响印刷质量的重要因素。刮刀压力实际是指刮刀下降的深度，压力太小，可能会发生两种情况：第种情况是由于刮刀压力小，刮刀在前进过程中产生的向下的Y分力也小，会造成漏印或量不足；第种情况是由于刮刀压力小，刮刀没有紧贴模板表面，印刷时由于刮刀与PCB之间存在微小的

7、间隙，因此相当于增加了印刷厚度。另外压力过小会使模板表面留有一层焊膏，容易造成图形粘连等印刷缺陷。因此理想的刮刀压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净。.锡焊工艺基本概念及基础知识印刷速度:由于刮刀速度与焊膏的粘稠度呈反比关系，有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。速度过快，刮刀经过模板开口的时间太短，焊膏不能充分渗入开口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在一定的关系，降速度相当于增加压力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。.锡焊工艺基本概念及基础知识网板分离速度有窄间距、高密度图形时，网板分离速度要慢些。分离速度增加时，模板与PCB间变成

8、负压，焊膏与焊盘的凝聚力小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。分离速度减慢时，PCB与模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大，而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。模板分离PCB的速度2mm/s以下为宜。.锡焊工艺基本概念及基础知识清洗模式和清洗频率:经常清洗模板底面也是保证印刷质量的因素。应根据焊膏、模板材料、厚度及开口大小等情况确定清洗模式和清洗频率。（1湿1干或2湿1干等，印2块清洗一次或印1块清洗一次等）模板污染主要是由于焊膏从开口边缘溢出造成的。如果不及时清洗，会污染PCB表面，模板开口四周的残留焊膏会变硬，严重时还会堵塞开口。手工清洗时，顺开口长度方向效果较好。.锡

9、焊工艺基本概念及基础知识1.2.2 焊接过程中的各种填充金属及为了提高焊接质量而附加的保护物质统称为焊接材料.焊料,胶黏剂等焊接和贴片材料,以及焊剂,清洁剂,热转换介质等工艺材料.焊膏与焊料:用于连接被焊接物金属表面并形成焊点;焊剂:其主要作用是助焊;胶黏剂(也称贴片胶):把元器件贴装于固定在PCB板上;清洗剂:用于清洗焊接工艺后残留在SMA（Surface Mounting Assembly）上的剩余物。.锡焊工艺基本概念及基础知识为适应SMT的高质量和高可靠性要求,在SMT工艺中对组装供应材料有很高的要求,主要有:良好的稳定性和可靠性;能满足高速生产需要;能满足细引脚间距和高密度组装需要;

10、能满足环保要求;.锡焊工艺基本概念及基础知识常用焊料润湿是焊接的必要条件1.2.2.1 焊料的作用和润湿焊料:焊料是一种熔点低于被焊金属，在被焊金属不熔化的条件下，能润湿被焊金属表面，并在接触面处形成合金层的物质。电子产品生产中，最常用的焊料称为锡铅合金焊料（又称焊锡），它具有熔点低、机械强度高、抗腐蚀性能好的特点。一种由2种或3种基本金属和几种熔点低于425掺杂金属组成.焊料能连接两种金属,是因为它能润湿这两个金属表面,同时在它们中间形成金属化合物.锡焊工艺基本概念及基础知识焊锡在较低的温度下也能够焊接焊接在只有锡的情况下也可以完成,只是熔锡较困难.纯锡的熔解温度是232.Sn-Ag,Sn-

11、Cu 熔点范围:217-226 机械强度锡是柔软,强度弱的金属,但是两种金属的合金,强度却骤然增大.常用的无铅焊料.锡焊工艺基本概念及基础知识1.2.2.2 润湿焊料与金属表面的润湿程度用润湿角来描述润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。这种润湿作用是物质所固有的一种性质润湿角:是熔融焊料沿被连接金属表面润湿铺展而形成的二者之间夹角。.锡焊工艺基本概念及基础知识.锡焊工艺基本概念及基础知识1.2.2.3 扩散伴随着熔融焊料在被焊面上扩散的润湿现象还出现焊料向固体金属内部扩散的现象.锡焊就其本质上说，是焊料与焊件在其界面上的扩散。.锡焊工艺基本概念及基础知识金属晶格点阵模型 焊料扩散示意

12、图焊接过程中，焊料和焊件的界面有扩散现象发生。这种扩散的结果，使得焊料和焊件界面上形成一种新的金属合金层，我们称之为结合层。由于结合层的作用将焊料和焊件结合成一个整体，实现金属连续性。.锡焊工艺基本概念及基础知识焊料与焊件扩散示意图 锡焊结合层示意图1.2.2.4 焊料的形式和特性要求SMT焊料形式:膏状焊料:回流焊工艺中采用的膏状焊料,我们称为焊膏;棒状焊料:用于及浸渍焊接和波峰焊接;.锡焊工艺基本概念及基础知识丝状焊料:用于各种烙铁焊接场合;预成型焊料:用于激光回流焊工艺和普通回流焊.锡焊工艺基本概念及基础知识主要无铅焊料:Sn/Ag/Cu合金,Sn/Ag/Cu/Bi,Sn/Cu三类.锡焊

13、工艺基本概念及基础知识表1无铅焊料应该具有的基本性能:熔点低,大致为180-220;无毒或毒性低,现在和将来都不会污染环境;热传导率和电传导率与传统焊料相当;具有良好的润湿性;机械性能良好,焊点有足够的机械强度和抗老化特性;要与现代的焊接设备和工艺兼容,可在不更新设备不改变现有工艺的条件下进行焊接;与目前的助焊剂兼容;成本低,所选的材料能充分供应;.锡焊工艺基本概念及基础知识1.2.2.5 焊膏:主要由金属合金颗粒(焊料),助焊剂,活化剂,和黏度活性剂等四部分组成.其中金属颗粒约占焊锡膏总体积90%表2 组成使用的主要材料功能合金焊料Sn-Ag等元器件和电路的机械电气连接焊剂系统焊剂松香,合成

14、树脂净化金属表面,提高焊料的润湿性胶黏剂松香,松香脂,聚丁烯提供所需粘性活化剂硬树脂,盐酸,连氨净化金属表面溶剂甘油,乙二醇调节焊膏特性触变剂防止分散,塌边.锡焊工艺基本概念及基础知识锡膏主要参数合金类型锡粉颗粒助焊剂类型(残留物的去除)锡膏的黏度合金焊料粉:常用的合金焊料粉:锡-银,锡-铜,锡-铋等.锡焊工艺基本概念及基础知识粘度焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。粘度是焊膏的主要特性指标，它是影响印刷性能的重要因素：粘度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，印出的图形残缺不全。粘度太小，印刷后焊膏图形容易塌边。影响焊膏粘度的主要因素：合金焊料粉的百分含量：（合金含量高，粘度就大；焊剂百

15、分含量高，粘度就小。）粉末颗粒度（颗粒大，粘度减小；颗粒减小，粘度增加）温度（温度增加，粘度减小；温度降低，粘度增加）.锡焊工艺基本概念及基础知识(a)合金焊料粉含量与黏度的关系(b)温度对黏度的影响(c)合金粉末粒度对黏度的影响粘粘度度粘粘度度粘粘度度合金粉末含量（合金粉末含量（wt%）T（）粒度（粒度（m）(a)(b)(b)(c)(c).锡焊工艺基本概念及基础知识触变指数和塌落度焊膏是触变性流体，焊膏的塌落度主要与焊膏的粘度和触变性有关。触变指数高，塌落度小；触变指数低，塌落度大。影响触变指数和塌落度主要因素：合金焊料与焊剂的配比，即合金粉末在焊膏中的重量百分含量；焊剂载体中的触变剂性能和

16、添加量；颗粒形状、尺寸。.锡焊工艺基本概念及基础知识锡粉参数锡粉颗粒直径大小颗粒形状大小分布氧化比率a.锡粉颗粒大小电镜扫描 IPC J-STD-006 定义锡粉的直径尺寸长宽比小于1.5倍.锡焊工艺基本概念及基础知识b.锡粉颗粒形状:越圆越好越小越均匀越好氧化层越薄越好.锡焊工艺基本概念及基础知识锡膏存储和处理推荐方法常见数据表3条件条件时间时间环境环境装运4天小于10货架(冷藏)36个月05冰箱货架(室温)5天温度:1525湿度:3060%RH锡膏稳定时间8小时锡膏模板4小时.锡焊工艺基本概念及基础知识1.2.2.6 锡膏使用购买锡膏后,应登记到达时间,保质期,型号,并编号.锡膏应以密封形

17、式保存在恒温恒湿的冰箱内,温度210.温度过高,焊剂与合金焊料粉起化学反应,使黏度上升影响其印刷性;温度过低(低于0),焊剂中的松香会产生结晶现象,使焊锡膏形状恶化.锡焊工艺基本概念及基础知识锡膏使用时,应提前至少4小时从冰箱中取出,写下时间,编号,使用者和应用的产品,并密封置于室温下,待焊锡膏达到室温时打开瓶盖.如果在低温下打开,则容易吸收水汽,回流焊时容易产生锡珠.焊锡膏开封后,应至少用搅拌机或手工搅拌5分钟,使焊锡膏中的各个成分均匀,降低锡膏的黏度.注意:用搅拌机进行搅拌时,搅拌频率要慢,12RPM.锡焊工艺基本概念及基础知识.锡焊工艺基本概念及基础知识焊锡膏置于漏板上超过30分钟未使用

18、时,应先用丝印机的搅拌功能搅拌后再使用.若中间间隔时间较长,则应将焊锡膏重新放回罐中,并盖紧瓶盖,再次使用时按上述步骤进行操作.从漏板上刮回得焊锡膏也应该密封冷藏.根据印制板的幅面及焊点的多少,决定第一次加到漏板上的焊锡膏量,一般第一次加200300克,印刷一段时间后再适当加入一点.锡焊工艺基本概念及基础知识焊锡膏印刷后应在24小时内贴装完,超过时间应把焊锡膏清洗后重新印刷.超过时间使用期的焊锡膏绝对不能使用.免清洗焊膏修板时,如不使用助焊剂,焊点不要用酒精擦洗,但修板时使用助焊剂,焊点以外没有被加热的残留助焊剂必须随时擦洗掉;需要清洗的产品,再流焊后应在当天完成清洗.印刷焊膏和进行贴片操作时

19、,要求拿PCB的边缘或带手套,以防止污染PCB.锡焊工艺基本概念及基础知识表4 焊锡膏的检测项目.锡焊工艺基本概念及基础知识 锡膏使用流程.锡焊工艺基本概念及基础知识1.3 贴片指的是在PCB基础上进行加工的系列工艺流程的简称,中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。生产工艺流程.锡焊工艺基本概念及基础知识SMT贴片加工的优点:组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%60%

20、，重量减轻60%80%。可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。.锡焊工艺基本概念及基础知识PCBA是Printed Circuit Board Assemble的简称,简单的说就是安装了元件的电路板.它是由PCB,元器件和电子辅料等通过一定的组合而成的组件.锡焊工艺基本概念及基础知识组装形式组装形式示意图示意图PCBPCB设计特征设计特征单面全SMD单面装有SMD双面全SMD双面装有SMD单面混装单面既有SMD又有THCA面混装,B面SMDA面既有SMD又有THC,B面装有

21、SMDA面插件,B面SMDA面THC,B面SMD.锡焊工艺基本概念及基础知识表5 SMT主要组装形式贴片机在重要部件如贴装主轴、动静镜头、吸嘴座、送料器上进行了Mark标识。机器视觉能自动求出这些Mark中心系统坐标，建立贴片机系统坐标系和PCB、贴装元件坐标系之间的转换关系，计算得出贴片机的运动精确坐标；贴装头根据导入的贴装元件的封装类型、元件编号等参数到相应的位置抓取吸嘴、吸取元件；静镜头依照视觉处理程序对吸取元件进行检测、识别与对中；对中完成后贴装头将元件贴装到PCB上预定的位置。这一系列元件识别、对中、检测和贴装的动作都是工控机根据相应指令获相关的数据后指令控制系统自动完成。.锡焊工艺

22、基本概念及基础知识表6 贴片机工作流程图开机数据初始化进板自动学习吸嘴选择送料器选择LED灯控制视觉对中贴装元器件吸嘴放回出板.锡焊工艺基本概念及基础知识1.4 焊接根据熔融焊料的供给方式，在SMT中采用的软钎焊技术主要有波峰焊（wave soldering）和再流焊(reflow soldering)。波峰焊根据波峰的形状不同有单波峰焊、双波峰焊等形式之分。波峰焊和再流焊之间的基本区别在于热源与钎料的供给方式不同。在波峰焊中，钎料波峰有两个作用：一是供热，二是提供钎料。在再流焊中，热是由再流焊炉自身的加热机理决定的，焊膏首先是由专用的设备以确定的量涂敷的。.锡焊工艺基本概念及基础知识1.4.

23、1 焊接要素焊接是综合的,系统的过程,焊接的质量取决于下列要素:焊接母材的可焊性:是指液态焊料与母材之间应能互相溶解,即两种原子之间要有良好的亲和力.两种不同金属互溶的程度,取决于原子半径及它们在元素周期表中的位置和晶体类型.锡焊料除了与含有大量铬和铝的合金的金属材料不易互溶之外,与其他金属材料大都可以互溶.为了提高可焊性,一般采用表面镀锡,镀银等措施.焊接部位清洁程度 焊料和母材表面必须清洁,这里的清洁是指焊料与母材两者之间没有氧化层,更没有污染.当焊料与被焊金属之间存在氧化物或污垢时,就会阻碍熔化的金属原子的自由扩散,就不会产生润湿作用.元件引脚或PCB焊盘氧化时产生“虚焊”的主要原因之一

24、.锡焊工艺基本概念及基础知识助焊性助焊剂可破坏氧化膜,净化焊接面,使焊点光滑,明亮.电子装配中的助焊剂通常是松香.焊接时间和温度焊锡的最佳温度是250+/-5,最低焊接温度是240.温度太低易形成冷焊点.高于260 易使焊点质量变差.焊接时间:完成润湿和扩散两个过程需2-3S,1S仅完成润湿和扩散两个过程的35%.一般IC,三极管焊接时间小于3S,其他元件焊接时间为45S.锡焊工艺基本概念及基础知识1.5 AOIAOI（Automatic Optic Inspection）的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是近几年才兴起的一种新型测试技术，但

25、发展迅速，目前很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，.锡焊工艺基本概念及基础知识采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。.锡焊工艺基本概念及基础知识可检测的错误类型刷锡后贴片前：桥接-移位-无锡-锡不足贴片后回流焊前：移位，漏料、极性、歪斜、脚弯、错件回流焊或波峰焊后：少锡/多锡、无锡短接 锡球 漏料-极性-移位脚弯错件PCB行业裸板检测.锡焊工艺基本概念及基础知识1.6 ICT在线测试，ICT，In-Circuit Test，是通过对在线元器件的电性

26、能及电气连接进行测试来检查生产制造缺陷及元器件不良的一种标准测试手段。它主要检查在线的单个元器件以及各电路网络的开、短路情况，具有操作简单、快捷迅速、故障定位准确等特点。.锡焊工艺基本概念及基础知识飞针ICT:基本只进行静态的测试，优点是不需制作夹具，程序开发时间短。针床式ICT:可进行模拟器件功能和数字器件逻辑功能测试，故障覆盖率高，但对每种单板需制作专用的针床夹具，夹具制作和程序开发周期长ICT 测试1 向量测试:对数字IC，采用Vector（向量）测试。向量测试类似于真值表测量，激励输入向量，测量输出向量，通过实际逻辑功能测试判断器件的好坏。如:与非门的测试对模拟IC的测试，可根据IC实

27、际功能激励电压、电流，测量对应输出，当作功能块测试。2 非向量测试:随着现代制造技术的发展，超大规模集成电路的使用，编写器件的向量测试程序常常花费大量的时间，如80386的测试程序需花费一位熟练编程人员近半年的时间。SMT器件的大量应用，使器件引脚开路的故障现象变得更加突出。.锡焊工艺基本概念及基础知识1.7 X-Ray现今面对阵列器件的使用诸如BGA,Flip chip,以及CSP等愈来愈普遍.为了保证这类器件在PCB组装过程中不可见焊点的焊接质量,X-ray检查设备正成为日益增长所不可或缺的重要检测工具.其主要原因是它可以穿透封装内部而直接检查焊点质量的好坏.由于半导体组件的封装方式日趋小

28、型化,在考察X-ray检测系统时必须同时兼顾现在与未来小型化的趋势.因此,最合适的X-ray检测系统必须要有清晰的图像以提供分析缺陷时所需的信息.锡焊工艺基本概念及基础知识图 倾斜角度观则到的BGA的锡球.锡焊工艺基本概念及基础知识1.8 非破坏性检查1.外观检查(IPC-A-600G)1)不损伤检查对象，了解性质、状态、构造等非破坏检查中的一种 2)最经常使用，最基本的检查项目 3)检查项目 -结合部的外观形象，锡的浸湿性(Wettability)-器件的倾斜或位置偏移及排线异常 -产品外观异常.锡焊工艺基本概念及基础知识2.外观检查的种类 1)目视:利用人眼睛的外观检查方法 2)AOI :

29、不是利用人眼睛，而是利用光学机器检查的方法.锡焊工艺基本概念及基础知识器件贴装(Chip,IC.)发货外观检查实装检查机能检查锡焊锡焊or涂胶固化器件贴装(Chip,IC.)锡膏或粘贴剂涂抹供给PWB典型电子装联过程流程：基板(PWB)solder印刷涂抹粘贴剂器件贴装Reflow器件贴装FlowReflow检查检验发货.贴装技术的概要贴装技术的概要锡膏检测SPI锡膏检测自动光学检测AOI手工插件插件波峰焊DIP在线测试ICT功能测试FCT外观检验外观检验.锡焊工艺基本概念及基础知识大纲大纲661焊接工艺基本概念及基础知识2典型焊接工艺及失效分析典型3典型焊接工艺过程策划及控制要点2.1 波峰

30、焊 是指将熔化的软钎焊料,经过机械泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,使预先装有电子元器件的印制板通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械和电气连接的焊接,是一种软钎焊焊接工艺.波峰焊的主要步骤有:元器件进行成型,元器件插件或贴装,通过焊料波峰的PCB在传送装置的带动下进入波峰焊接系统中,首先进行助焊剂的喷雾,之后PCB进入预热区进行预热,在进行波峰焊接,冷却后就完成了波峰焊接的基本流程.)II.典型焊接工艺及失效分析2.1.1 波峰焊原理波峰面：波的表面被一层氧化皮覆盖它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态在波峰焊接过程中PCB接触到锡波的前沿表面氧化皮破裂PCB前面的锡波

31、无皲褶地被推向前进这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动。焊点成形：当PCB进入波峰面前端（A）时基板与引脚被加热并在未离开波峰面（B）之前整个PCB浸在焊料中被焊料所桥联。但在离开波峰尾端的瞬间少量的焊料由于润湿力的作用粘附在焊盘上并由于表面张力的原因会出现以引线为中心收缩至最小状态。此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力，因此会形成饱满圆整的焊点离开波峰尾部的多余焊料由于重力的原因回落到锡锅中。II.典型焊接工艺及失效分析2.1.2 防止桥联发生1使用可焊性好的元器件/PCB 2提高助焊剂的活性3提高PCB的预热温度增加焊盘的湿润性能 4提高焊料的温度5去除有害杂质减低焊

32、料的内聚力以利于两焊点之间的焊料分开 2.1.3 波峰焊机中常见的预热方法 1空气对流加热2红外加热器加热3热空气和辐射相结合的方法加热 II.典型焊接工艺及失效分析2.2 波峰焊缺陷分析II.典型焊接工艺及失效分析问题原因及对策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,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的.1-2.SILICON 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,而 SILICON OIL 不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会

33、蒸发沾在基板上而造成沾锡不良.1-3.常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题.1-4.沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂.1-5.吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,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至80之间,沾锡总时间约3秒.调整锡膏粘度。II.典型焊接工艺及失效分析问题原因及对策II.典型焊接工艺及失效分析问题原因及对策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

34、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到7度依基板设计方式?#123;整,一般角度约3.5度角,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,使多余的锡再回流到锡槽.5-3.提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果.5-4.改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低吃锡越薄但越易造成锡桥,锡尖.II.典型焊接工艺及失效分析问题原因及对策锡尖(冰柱)此一问题通常发生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡.6-1.基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性

35、去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善.6-2.基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆线在大金道面分隔成5mm乘10mm区块.6-3.锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善.6-4.出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽.6-5.手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策防焊绿漆上留有残锡 7-1.基板制作时残留有某些与

36、助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡形成锡丝,可用丙酮(*已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂),氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后还是无法改善,则有基板层材CURING不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商.7-2.不正确的基板CURING会造成此一现象,可在插件前先行烘烤120二小时,本项事故应及时回馈基板供货商.7-3.锡渣被PUMP打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡炉维护,锡槽正确的锡面高度(一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘10mm高度)II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策白色残留物 在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板

37、上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响表面电阻质,但客户不接受.8-1.助焊剂通常是此问题主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清洗时产生白班,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业.8-2.基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可.8-3.不正确的CURING亦会造成白班,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使用助焊剂或溶剂清洗即可.8-4.厂内使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时发生,应请供货商协助.8-5.因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍

38、过程中的溶液常会造成此问题,建议储存时间越短越好.8-6.助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,建议更新助焊剂(通常发泡式助焊剂应每周更新,浸泡式助焊剂每两周更新,喷雾式每月更新即可).8-7.使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白班,尽量缩短焊锡与清洗的时间即可改善.8-8.清洗基板的溶剂水分含量过高,降低清洗能力并产生白班.应更新溶剂.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策深色残余物及浸蚀痕迹:通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或清洗造成.9-1.松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可.9-2.

39、酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,此现象在手焊中常发现,改用较弱之助焊剂并尽快清洗.9-3.有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑班,确认锡槽温度,改用较可耐高温的助焊剂即可.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策10.绿色残留物 绿色通常是腐蚀造成,特别是电子产品但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其它化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善.10-1.腐蚀的问题通常发生在裸铜面或含铜合金上,使用非松香性助焊剂,这种腐蚀物质内含铜离子因此呈绿色,当发现此绿色腐蚀物,即可证明是在使用非松香

40、助焊剂后未正确清洗.10-2.COPPER ABIETATES 是氧化铜与 ABIETIC ACID(松香主要成分)的化合物,此一物质是绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影影响品质但客户不会同意应清洗.10-3.PRESULFATE 的残余物或基板制作上类似残余物,在焊锡后会产生绿色残余物,应要求基板制作厂在基板制作清洗后再做清洁度测试,以确保基板清洁度的品质.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策11.白色腐蚀物 第八项谈的是白色残留物是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为氯离子易与铅形成氯化铅,再与二氧

41、化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物).在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策12.针孔及气孔 针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,气孔则是焊点上较大孔可看到内部,针孔内部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成之大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固,而形成此问题.12-1.有机污染物:基板与零件脚都可能产生气体而造成针孔或气孔,其污染源可能来自自动植件机或储存状况不佳造成,此问题较为简单只要用溶剂清洗即可,但如发现污染物为SILICONOIL

42、因其不容易被溶剂清洗,故在制程中应考虑其它代用品.12-2.基板有湿气:如使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式,在贯孔处容易吸收湿气,焊锡过程中受到高热蒸发出来而造成,解决方法是放在烤箱中120烤二小时.12-3.电镀溶液中的光亮剂:使用大量光亮剂电镀时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥发而造成,特别是镀金时,改用含光亮剂较少的电镀液,当然这要回馈到供货商.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策13.油被打入锡槽 氧化防止油被打入锡槽内经喷流涌出而机污染基板,此问题应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡即可改善.14.焊点灰暗 此现象分为二种(1)焊锡过后一段时间,(约半载至一年)

43、焊点颜色转暗.(2)经制造出来的成品焊点即是灰暗的.14-1.焊锡内杂质:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.14-2.助焊剂在热的表面上亦会产生某种程度的灰暗色,如RA及有机酸类助焊剂留在焊点上过久也会造成轻微的腐蚀而呈灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善.某些无机酸类的助焊剂会造成 ZINC OXYCHLORIDE 可用 1%的盐酸清洗再水洗.14-3.在焊锡合金中,锡含量低者(如40/60焊锡)焊点亦较灰暗.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策15.焊点表面粗糙:焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变.15-1.金属杂质的结晶:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.15-2.锡

44、渣:锡渣被PUMP打入锡槽内经喷流涌出因锡内含有锡渣而使焊点表面有砂状突出,应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡并应清理锡槽及PUMP即可改善.15-3.外来物质:如毛边,绝缘材等藏在零件脚,亦会产生粗糙表面.16.黄色焊点 系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障.II.典型焊接工艺及失效分析问题及原因对策17.短路 过大的焊点造成两焊点相接.17-1.基板吃锡时间不够,预热不足調整锡炉即可.17-2.助焊剂不良:助焊剂比重不当,劣化等.17-3.基板进行方向与锡波配合不良,更改吃锡方向.17-4.线路设计不良:线路或接点间太过接近(应有0.6mm以上间距);如为排列式焊点或IC,

45、则应考虑盗锡焊垫,或使用文字白漆予以区隔,此时之白漆厚度需为2倍焊垫(金道)厚度以上.17-5.被污染的锡或积聚过多的氧化物被PUMP带上造成短路应清理锡炉或更进一步全部更新锡槽内的焊锡.q2.2 典型锡焊工艺-回流焊回流焊又称“再流焊”，是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的焊接技术，主要应用于各类表面组装元器件的焊接。它是提供一种加热环境，使预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料重新熔化，从而让表面贴装的元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠的给合在一起的焊接技术。回流焊操作方法简单，效率高，质量好，一致性好，节省焊料，是一种适合自动化生产的电子产品装配技术，目前是SMT电路板组装技术的主流。

46、II.典型焊接工艺及失效分析II.典型焊接工艺及失效分析从温度曲线分析再流焊的原理：当 PCB 进入升温区（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离；PCB 进入保温区时，使 PCB 和元器件得到充分的预热，以防 PCB 突然进入焊接高温区而损坏 PCB 和元器件；当 PCB 进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对 PCB 的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点；PCB 进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了再流焊。II.典型焊接工艺及失效分析q回流焊的分

47、类按再流焊加热区域 可分为两大类：一类是对 PCB 整体加热进行再流焊，另一类是对 PCB 局部加热进行再流焊。对 PCB 整体加热再流 焊可分为：热板再流焊、红外再流焊、热风再流焊、热风加红外再流焊、气相再流焊。对 PCB 局部加热再流 焊可分为：激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊、热气流再流焊。II.典型焊接工艺及失效分析红外线辐射回流焊：此类回流焊也多为传送带式，但传送带仅起支托，传送基板的作用，其加热方式主要依，红外线热源以辐射的方式加热，炉膛内的温度比前一种方式均匀，网孔较大，适于对双面组装的基板进行回流焊接加热。这类回流焊炉可以说是回流焊炉的基本型。在我国使用较多，价格也比较便

48、宜。II.典型焊接工艺及失效分析 充氮（N2）回流焊：随着组装密度的提高，精细间距组装技术的出现，产生了充氮回流焊工艺和设备，改善了回流焊的质量和成品率，已成为回流焊的发展方向。氮气回流焊有以下优点：（1）防止减少氧化 （2）提高焊接润湿力，加快润湿速度 （3）减少锡球的产生，避免桥接，得到列好的焊接质量 II.典型焊接工艺及失效分析q2.3 失效分析焊膏熔化不完全的原因分析预防对策温度低再流焊峰值温度低或再流时间短，造成焊膏熔化不充分。调整温度曲线，峰值温度一般定在比焊膏熔点高30 40左右，再流时间为30.再流焊炉横向温度不均匀。一般发生在炉体较窄，保温不良的设备适当提高峰值温度或延长再流

49、时间。尽量将PCB放置在炉子中间部位进行焊接。PCB设计当焊膏熔化不完全 发生在大焊点，大元件、以及大元件周围、或印制板背面有大器件。1 尽量将大元件布在PCB的同一面，确实排布不开时，应交错排布。2 适当提高峰值温度或延长再流 时间。红外炉深颜色吸热多，黑色比白色约高3040，PCB 上温差大。为了使深颜色周围的焊点和大体积元器件达到焊接温度，必须提高焊接温度。焊膏质量问题金属粉含氧量高；助焊性能差；或焊膏使用不当：没有回温或使用回收与过期失效焊膏不使用劣质焊膏；制订焊膏使用 管理制度：如在有效期内使用；从冰箱取出焊膏，达到室温后才能打开容器盖；回收的焊膏不能与新焊膏混装等。II.典型焊接工

50、艺及失效分析润湿不良原因分析预防对策元器件焊端、引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染，或印制板受潮。元器件先到先用，不要存放在潮湿环境中，不要超过规定的使用日期。对印制板进行清洗和去潮处理。焊膏中金属粉末含氧量高选择满足要求的焊膏焊膏受潮、或使用回收焊膏、或使用过期失效焊膏回到室温后使用焊膏，制订焊膏使用条例。II.典型焊接工艺及失效分析原因分析预防对策a 整体焊膏量过少原因：模板厚度或开口尺寸不够；开口四壁有毛刺；喇叭口向上，脱模时带出焊膏。焊膏滚动（转移）性差。刮刀压力过大，尤 其橡胶刮刀过软，切入开口，带出焊膏。印刷速度过快。加工合格的模板，模板喇叭口向下，增加模板厚度或扩大 开口尺寸。更