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波峰焊工艺控制“虚焊”


www.hj180.com 2007年9月16日

    
波峰焊工艺控制虚焊
波峰自动焊接技术,在电子工业中已应用多年,但是对焊点的后期失效仍然是一个令人头疼的问题,它极大地影响着电子产品的质量和信誉。本文拟根据实践经验作初步研究与探讨。 所谓“焊点的后期失效”,是指表面上看上去焊点质量尚可,不存在“搭焊”、“半点焊”、“拉尖”、“露铜”等焊接疵点,在车间生产时,装成的整机并无毛病,但到用户使用一段时间后,由于焊接不良,导电性能差而产生的故障却时有发生,是造成早期返修率高的原因之一,这就是“虚焊”。 本人认为其根本原因有如下几个方面: 1.印制板孔径与引线线径配合不当 手插板孔径与引线线径的差值,应在0.2—0.3mm。 机插板孔径与引线线径的差值,应在0.4—055mm。 如差值过小,则影响插件,如差值过大,就有一定几率的“虚焊”风险,其后期焊点损坏率如图1示: 如焊盘偏小,则锡量不足,偏大,则焊点扁平,都会造成焊接面小,导电性能差,只有适当,才会得到质量好的焊点,究其原因,是焊点形成的过程中,引线及焊盘与焊料之间的“润湿力”“平衡”的结果。 而对于需要通过大电流的焊点,焊盘需大些,经过波峰焊后,还需用锡丝加焊,甚至加铆钉再加焊,才能得到性能可靠的焊点。 3 元件引线、印制板焊盘可焊性不佳 元件引线的可焊性,用GB 2433.32-85《润湿力称量法可焊性试验方法》所规定的方法测量,其零交时间应不大于1秒,润湿力的绝对值应不小于理论调湿力的35%。 但是,元器件引线的可焊性,并非都是一致的,参差不齐是正常现象。如CP线不如镀锡铜线,镀银线不如镀锡线,线径大的不如线径小的,接插件不如集成块,储存期长的不如储存期短的等等,管理中稍有疏忽,便会造成危害。对于印制板焊盘的可焊性,必须符合GB l0244-88《电视广播接收机用印制板规范》1.6条规定的技术条件,即“当……浸焊后,焊料应润湿导体,即焊料涂层应平滑、光亮,针孔、不润湿或半润湿等缺陷的面积不超过覆盖总面积的5%,并且不集中在一个区域内(或一个焊盘上)”;从另一个角度看,印制板焊盘的可焊性质量水平,也并非都是一致的。因此,在实际生产中,所产生的效果不一致也就不足为奇了。 4 助焊剂助焊性能不佳 对于助焊剂的助焊性能,应符合GB 9491-88所规定的标准,当使用RA型时,扩展率应不小于90%,相对润湿力应不小于35%,况且,在产生中往往其助焊性能随着使用时间的延长会逐渐降低甚至失效。因此,助焊剂性能不佳时,很有可能在可焊性能差的元件、焊盘上产生“虚焊”。 5 波峰焊工艺条件控制不当 对于波峰焊工艺条件,一般进行如下两个方面的控制,根据实际效果来确定适合的工艺参数。 5.1锡锅温度与焊接时间的控制 对于不同的波峰焊机,由于其波峰面的宽窄不同,必须调节印制板的传送速度,使焊接时间大于2.5秒,一般可参考下面关系曲线(见图2): 在实际生产中,往往只能评价焊点的外观质量及疵点率,其焊接强度、导电性能如何就不得而知了,“虚焊”由此而来。 根据王笃诚、车兆华《SMT波峰焊接的工艺研究》,在焊接过程中,焊点金相组织变化经过了以下三个阶段的变化: (1)合金层未完整生成,仅是一种半附着性结合,强度很低,导电性差: (2)合金层完整生成,焊点强度高,电导性好; (3)合金层聚集、粗化,脆性相生成,强度降低,导电性下降。 在实际生产中,我们发现,设定不同的锡锅温度及焊接时间,并没定适合的倾斜角,有焊点饱满、变簿,再焊点饱满且搭焊点增多直至“拉尖”的现象,因此本人认为,必须控制在当产生较多搭焊利拉尖时,将工艺条件下调至搭焊较少且无拉尖,“虚焊”才能最大限度的控制。 另外,本人认为,该现象除可用金相结构来解释外,还与“润湿力”的变化及焊料在不同温度下的“流动性”有关。 5.2预热温度与焊剂比重的控制 控制一定的焊剂比重和预热温度,使印制板进入锡锅时,焊剂中的溶剂挥发得差不多,但又不太干燥,便能最大限度地起到助焊作用,即使零交时间最短,润湿力最大,如未烘干,则温度较低、焊接时间延长,通过锡峰的时间不足;如烘得过于,则助焊剂性能降低,甚至附着在引线、焊盘上,起不到去除氧化层的作用;这两种倾向都极易产生“虚焊”。 根据以上五个方面因素,我们在生产中,对印制板的设计规定了《印制板设计的工艺性要求》企业标准,规定了元器件、印制板可焊性检验及存放的管理制度,对助焊剂、锡铅焊料进行定厂定牌使用,对波峰焊工序严格按照工艺文件要求操作,每天定时记录工艺参数,检查焊点质量,将产生“虚焊”的诸方面因素压缩到最低限度。近年来,出厂产品“虚焊”的反映很小,取得了一定的经济效益。 随着生产技术的发展,自动插件引线打弯及两次焊工艺,使焊接质量有了相当的提高,但仍离不开上述诸方面因素。因此,控制“虚焊”仍然必须从印制板的设计、元器件、印制板、助焊剂等焊接用料的质量管理,波峰焊工艺管理诸方面进行综合控制,才能尽可能地减少“虚焊”,提高电子产品的可靠性。 

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