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波峰焊工藝控制“虛焊”

發(fā)布時間:2008-11-03

中心論題:

  • 分析焊點的后期失效原因
  • 總結(jié)虛焊的根本原因

解決方案:

  • 印制板孔徑與引線線徑配合
  • 元件引線、印制板焊盤可焊性
  • 助焊劑助焊性能
  • 錫鍋溫度與焊接時間的控制
  • 預(yù)熱溫度與焊劑比重的控制

波峰自動焊接技術(shù),在電子工業(yè)中已應(yīng)用多年,但是對焊點的后期失效仍然是一個令人頭疼的問題,它極大地影響著電子產(chǎn)品的質(zhì)量和信譽。本文擬根據(jù)實踐經(jīng)驗作初步研究與探討。 所謂“焊點的后期失效”,是指表面上看上去焊點質(zhì)量尚可,不存在“搭焊”、“半點焊”、“拉尖”、“露銅”等焊接疵點,在車間生產(chǎn)時,裝成的整機并無毛病,但到用戶使用一段時間后,由于焊接不良,導(dǎo)電性能差而產(chǎn)生的故障卻時有發(fā)生,是造成早期返修率高的原因之一,這就是“虛焊”。本人認(rèn)為其根本原因有如下幾個方面:

印制板孔徑與引線線徑配合不當(dāng)
手插板孔徑與引線線徑的差值,應(yīng)在0.2—0.3mm。 機插板孔徑與引線線徑的差值,應(yīng)在0.4—055mm。 如差值過小,則影響插件,如差值過大,就有一定幾率的“虛焊”風(fēng)險。 如焊盤偏小,則錫量不足,偏大,則焊點扁平,都會造成焊接面小,導(dǎo)電性能差,只有適當(dāng),才會得到質(zhì)量好的焊點,究其原因,是焊點形成的過程中,引線及焊盤與焊料之間的“潤濕力”“平衡”的結(jié)果。 而對于需要通過大電流的焊點,焊盤需大些,經(jīng)過波峰焊后,還需用錫絲加焊,甚至加鉚釘再加焊,才能得到性能可靠的焊點。

元件引線、印制板焊盤可焊性不佳
元件引線的可焊性,用GB 2433.32-85《潤濕力稱量法可焊性試驗方法》所規(guī)定的方法測量,其零交時間應(yīng)不大于1秒,潤濕力的絕對值應(yīng)不小于理論調(diào)濕力的35%。 但是,元器件引線的可焊性,并非都是一致的,參差不齊是正?,F(xiàn)象。如CP線不如鍍錫銅線,鍍銀線不如鍍錫線,線徑大的不如線徑小的,接插件不如集成塊,儲存期長的不如儲存期短的等等,管理中稍有疏忽,便會造成危害。對于印制板焊盤的可焊性,必須符合GB l0244-88《電視廣播接收機用印制板規(guī)范》1.6條規(guī)定的技術(shù)條件,即“當(dāng)……浸焊后,焊料應(yīng)潤濕導(dǎo)體,即焊料涂層應(yīng)平滑、光亮,針孔、不潤濕或半潤濕等缺陷的面積不超過覆蓋總面積的5%,并且不集中在一個區(qū)域內(nèi)(或一個焊盤上)”;從另一個角度看,印制板焊盤的可焊性質(zhì)量水平,也并非都是一致的。因此,在實際生產(chǎn)中,所產(chǎn)生的效果不一致也就不足為奇了。

助焊劑助焊性能不佳
對于助焊劑的助焊性能,應(yīng)符合GB 9491-88所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)使用RA型時,擴展率應(yīng)不小于90%,相對潤濕力應(yīng)不小于35%,況且,在產(chǎn)生中往往其助焊性能隨著使用時間的延長會逐漸降低甚至失效。因此,助焊劑性能不佳時,很有可能在可焊性能差的元件、焊盤上產(chǎn)生“虛焊”。

波峰焊工藝條件控制不當(dāng)
對于波峰焊工藝條件,一般進行如下兩個方面的控制,根據(jù)實際效果來確定適合的工藝參數(shù)。

a.錫鍋溫度與焊接時間的控制
對于不同的波峰焊機,由于其波峰面的寬窄不同,必須調(diào)節(jié)印制板的傳送速度,使焊接時間大于2.5秒,一般可參考下面關(guān)系曲線(見圖2): 在實際生產(chǎn)中,往往只能評價焊點的外觀質(zhì)量及疵點率,其焊接強度、導(dǎo)電性能如何就不得而知了,“虛焊”由此而來。 根據(jù)王篤誠、車兆華《SMT波峰焊接的工藝研究》,在焊接過程中,焊點金相組織變化經(jīng)過了以下三個階段的變化:合金層未完整生成,僅是一種半附著性結(jié)合,強度很低,導(dǎo)電性差;合金層完整生成,焊點強度高,電導(dǎo)性好;合金層聚集、粗化,脆性相生成,強度降低,導(dǎo)電性下降。

在實際生產(chǎn)中,我們發(fā)現(xiàn),設(shè)定不同的錫鍋溫度及焊接時間,并沒定適合的傾斜角,有焊點飽滿、變簿,再焊點飽滿且搭焊點增多直至“拉尖”的現(xiàn)象,因此本人認(rèn)為,必須控制在當(dāng)產(chǎn)生較多搭焊利拉尖時,將工藝條件下調(diào)至搭焊較少且無拉尖,“虛焊”才能最大限度的控制。 另外,本人認(rèn)為,該現(xiàn)象除可用金相結(jié)構(gòu)來解釋外,還與“潤濕力”的變化及焊料在不同溫度下的“流動性”有關(guān)。

b.預(yù)熱溫度與焊劑比重的控制
控制一定的焊劑比重和預(yù)熱溫度,使印制板進入錫鍋時,焊劑中的溶劑揮發(fā)得差不多,但又不太干燥,便能最大限度地起到助焊作用,即使零交時間最短,潤濕力最大,如未烘干,則溫度較低、焊接時間延長,通過錫峰的時間不足;如烘得過于,則助焊劑性能降低,甚至附著在引線、焊盤上,起不到去除氧化層的作用;這兩種傾向都極易產(chǎn)生“虛焊”。 根據(jù)以上五個方面因素,我們在生產(chǎn)中,對印制板的設(shè)計規(guī)定了《印制板設(shè)計的工藝性要求》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了元器件、印制板可焊性檢驗及存放的管理制度,對助焊劑、錫鉛焊料進行定廠定牌使用,對波峰焊工序嚴(yán)格按照工藝文件要求操作,每天定時記錄工藝參數(shù),檢查焊點質(zhì)量,將產(chǎn)生“虛焊”的諸方面因素壓縮到最低限度。近年來,出廠產(chǎn)品“虛焊”的反映很小,取得了一定的經(jīng)濟效益。 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,自動插件引線打彎及兩次焊工藝,使焊接質(zhì)量有了相當(dāng)?shù)奶岣?,但仍離不開上述諸方面因素。因此,控制“虛焊”仍然必須從印制板的設(shè)計、元器件、印制板、助焊劑等焊接用料的質(zhì)量管理,波峰焊工藝管理諸方面進行綜合控制,才能盡可能地減少“虛焊”,提高電子產(chǎn)品的可靠性。 
 
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