《焊锡基础知识》PPT课件.ppt

目录,第一章、什么是波峰焊 第二章、焊接材料 第三章、PCB设计常用标准 第四章、锡炉参数设定 第五章、助焊剂 第六章、波峰焊接缺陷分析 第七章、无铅焊接 第八章、手工焊接 第九章、执行事项摘要 附 录、PCB表面处理OSP工艺,第一章 什么是波峰焊,波峰焊是将熔融的液态焊料，借助与泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，插装了零件的PCB置与传送链上，经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。,1.波峰焊机的工位组成及其功能,2.波峰面,波的表面均被一层氧化皮覆盖，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前面的锡波被推向前进，这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动。,3.焊点成型,当PCB进入波峰面前端(A)时，PCB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，即被焊料所桥联，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，回落到锡槽中。,PCB离开焊料波时，分离点位与B1和B2之间的某个地方，分离后形成焊点。,第二章 焊接材料,能熔合两种或两种以上的金属，使之成为一个整体的易熔金属或合金都叫焊料。焊料的种类很多，焊接不同的金属使用不同的焊料。按其成分可分为锡铅焊料、锡银焊料、锡铜焊料等。按其耐温情况可分为高温焊料、低温焊料等。在一般电子产品装配中，通常使用锡铅焊料，俗称“焊锡”。 锡(Sn)是一种质软、低熔点的金属，其熔点为232，纯锡较贵，质脆而机械性能差；在常温下，锡的抗氧化性强，金属锡在高于13.2时呈银白色，低于13.2时呈灰色，低于40变成粉末。 铅(Pb)是一种浅青色的软金属，熔点为327，机械性能差，可塑性好，有较高的抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属，在人体中积蓄能引起铅中毒。 锡铅合金当铅和锡以不同的比例熔成锡铅合金以后，熔点和其它物理性能都会发生变化。,第三章 PCB设计常用标准,网格尺寸 一般分公制和英制两种标准。最基本的坐标网格间距为2.5mm，当需要更小的网格时，采用1.25mm和0.625mm。国外生产的集成电路一般采用英制规范，例如：双列直插式(DIP)的管脚间距为2.54mm(十分之一英寸)。所以，在放置零件时一般可采用英制坐标网格。,孔径和焊盘尺寸 标称孔径和最小焊盘直径如下表所示。实际制作中，最小孔径受生产印制电路板厂家具有的工艺水平的限制，就目前而言，一般选0.8mm以上，焊盘尺寸一般也要比表中所列数据稍大些。 孔径与最小焊盘直径(单位：mm),导线宽度 导线宽度没有统一的要求，其最小值应能承受通过这条导线的最大电流值。一般应大于10密耳(1Mil为千分之一英寸，0.25mm)。考虑到美观、整齐，导线宽度应尽量宽一些，一般可取2050密耳。,导线间距 导线之间的间距也没有统一的要求，但两条导线之间的最小距离应满足电气安全要求(UL有要求)。考虑到工艺方便，导线间距应大于10密耳(Mil)，在允许的条件下，导线间距应尽量宽一些，在集成块两管脚之间(100Mil)一般只设计一根导线。当导线平行时，各导线之间的距离应均匀一致。 焊盘形状 常用的焊盘形状有4种：方形、圆形、长圆形和椭圆形。最常用的是圆形焊盘。,第四章 锡炉参数设定,浸焊条件： 一般控制锡炉输送带爪牙爬坡角度36度。 锡波浸入深度为PCB厚度的1/22/3，着锡时间35Sec为宜。 预热温度：一般要求PCB经预热后，焊点面温度达到：单面板90100，双面板100110，多层板115125。(零件面温度和铜箔面温差不要超过20) 锡温：有铅锡温(Sn63-Pb37)一般控制在2455，无铅锡温(Sn99.3-0.7Cu)一般控制在2655。,双波峰的焊接：,如果是混装技术的PCBA(DIP和SMD)，由于SMD没有DIP那样的安装插孔，焊接受热后挥发的气体无处散发，另外，SMD有一定的高度，又是高密度贴装，而焊料表面有张力作用，因而很难及时湿润渗透到贴装零件的每个角落，所以如果采用单波峰焊接，将会出现大量的漏焊及连锡，须采用双波峰解决上述问题。采用双波峰焊接，因为锡与空气的接触面加大，所以氧化会加速，而造成浪费。,影响焊接品质的主要因素： 运输速度与角度：运输速度决定焊接时间，速度过慢，则焊接时间长，对PCB与零件不利，速度过快则焊接时间过短，易造成虚焊、假焊、漏焊、连锡、堆锡、气泡等现象。焊接接触焊料的时间35Sec为宜。 预热温度：合适的预热温度可减少PCB的冲击，减少PCB的变形翘曲，提高助焊剂的活性。 焊料成份：进行焊接作业时，PCB或零件脚上的金属杂质会进入熔锡里，如此一来，可能影响焊点的不良或者外观，所以，最好每隔三个月检查一次锡炉中的焊锡成份，使其控制在标准范围内。铜的含量控制0.6%左右，过高时锡的流动变差，而影响焊锡效果，且含铜过高时焊点变脆，而影响寿命。,影响焊接品质的主要因素： 助焊剂的比重：合适的比重会提高焊点的品质，比重太高即助焊剂浓度高，易出现PCB残留物增多、连锡、包焊等，甚至造成绝缘电阻下降；助焊剂的比重过低易造成焊接不良，出现焊点拉尖、连锡、虚焊等现象，一般比重控制在0.8000.830，比太低会影响焊锡效果；比重太高，而太稠影响雾化效果和发泡效果，且零件面残留物太多，需要洗板(可根据供货商的配方比重决定)。 机板线路设计及零件的可焊性及其他因素：PCB线路设计及零件的可焊性，人的汗水，环境的污染，运送系统的污染及包材的污染对焊点品质都有影响。,第五章 助焊剂,助焊剂是进行焊锡时所必需的辅助材料，是焊接时添加在焊点上的化合物，参与焊接的整个过程。 (1)助焊剂的作用,除去氧化物：为了使焊料与零件脚和铜箔表面的原子能充分接近，必须将妨碍两金属原子接近的氧化物和污染物去除，助焊剂正具有溶解这些氧化物、氢氧化物或使其剥离的功能。 防止零件脚、铜箔和焊料加热时氧化：焊接时，助焊剂先于焊料之前熔化，在焊料和零件脚与铜箔的表面形成一层薄膜，使之与外界空气隔绝，起到在加热过程中防止零件脚和铜箔氧化的作用。 降低焊料表面的张力：使用助焊剂可以减小熔化后焊料表面张力，增加其流动性，有利于浸润。,(2)对助焊剂的要求,常温下必须稳定，熔点应低于焊料。 在焊接过程中具有较高的活化性，较低的表面张力，粘度和比重应小于焊料。 不产生有刺激性的气味和有害气体，熔化时不产生飞溅或飞沫。 绝缘好、无腐蚀性、残留物无副作用，焊接后的残留物易清洗。 形成的膜光亮(加消光剂的除外)、致密、干燥快、不吸潮、热稳定性好，具有保护零件脚和铜箔表面的作用。,消光助焊剂：这种助焊剂量具有一定的浸润性，可使焊点丰满，防止连锡、拉尖，还具有较好的消光作用。 中性助焊剂：这种助焊剂适用于锡铅焊料对镍及镍合金、铜及铜合金、银和白金等的焊接。中性助焊剂活化性强，焊接性能好，焊前不必清洗可浸锡，并能避免产生虚焊、假焊等现象，同时在焊接时不产生刺激性有害气体。 波峰焊防氧化剂：波峰焊防氧化剂具有较高的稳定性和还原能力，在常温下呈固态，在80以上时呈液态，常在浸焊及波峰焊等自动焊接时使用以减少氧化物的产生。,比重应随PCB或零件脚氧化程度决定，比重一般为0.800.83 (20)均可，助焊剂比重随温度变化而变化，一般以20时比重为标准，从经验得知在(1530)范围内，温度每升高一度，助焊剂比重下降0.001，实际操作时可按作业现场温度适当增减，确保作业条件一致。,通常须设定较高比重作业情况有： PCB严重氧化时(此现象无法用肉眼客观辨认，须经实验室检测)。 零件脚端严重氧化时。 PCB零件密度高时。 PCB零件方向与焊锡方向不一致时。 多层板。 焊锡温度较低时。 有清洗工艺流程时。,日常作业中应每工作2小时，慎重检测其比重。有超过设定标准时马上添加稀释剂恢复设定之标准比重。反之，有低于设定标准时应马上添加助焊剂原液恢复原设定之比重标准。并做记录备查。 在焊锡作业时，波峰焊必须有一个平稳的波峰面，焊点才能得到良好的消光效果，如手浸焊，消旋光性就特别好，而过两个波峰者，消旋光性就会受到很大影响。 焊锡高速或低速作业时须先检测锡液与PCB条件再决定作业速度，建议作业速度最好着锡时间为35Sec，为能发挥焊锡条件之最佳速度，若超过6Sec仍无法焊接良好时，可能其他基材或作业条件需要调整。 焊锡机上预热设备应保持让PCB焊锡面有90110方能发挥助焊剂最佳效力。 可用于长脚二次作业，第一次焊锡时应尽量采取低比重作业，以免因二次高温而伤害PCB与零件并造成焊点氧化。,采用发泡方式时请定期检修空压机之气压，最好能备置二道以上之滤水机以防止水气进入助焊剂内影响助焊剂之结构及性能。 发泡时泡沫颗粒愈绵密愈好，应随时注意发泡颗粒是否大小均匀，反之，必有发泡管阻塞、漏气或故障。发泡高度原则上以不超过PCB零件面为最合适高度。发泡槽内之助焊剂不使用时，应随即加盖以防挥发与水气污染或放至一干净容器内，未过PCB时勿让助焊剂发泡，以减低各类污染。 助焊剂应于使用50小时后立即全部泄下更换新液，以防污染、老化衰退影响作业效果与品质。 作业中应严禁随意使用添加不同厂家或不同型号的稀释剂、助焊剂等以防化学结构突变，导致影响焊锡效果。 作业过程中，应防止裸板与零件脚端被汗渍、手渍、油脂或其他材料污染。,免清洗助焊剂 1.什么是免清洗？ 免清洗是指PCBA生产中采用的低固态含量、无腐蚀性的助焊剂，在惰性气体环境下焊接，焊后PCB上的残留物极微、无腐蚀，且具有极高的表面绝缘电阻(SIR)，一般情况下不需要清洗既能达到离子洁净度的标准(美MIL-P-228809軍標)，可直接进入下道工序的工艺技术。 必须指出的是“免清洗”与“不清洗”是绝对不同的两个概念，所谓“不清洗”是指在PCBA生产中采用传统的松香助焊剂(RMA)或有机酸助焊剂，焊接后虽然板面留有一定的残留物，但不用清洗也能满足某些产品的质量要求，如家用电子产品、专业声视设备、低成本办公设备等产品，它们生产时通常是“不清洗”的，但绝对不是“免清洗”。,2.免清洗的优越性 提高经济效益：实现免清洗后，最直接的就是不必进行清洗工作，因此可以大量节约清洗人工、设备、场地、材料(水、溶剂)和能源的消耗，同时由于工艺流程的缩短，节约了工时提高了生产效率。 提高产品质量：由于免清洗技术的实施，要求严格控制材料的质量，如助焊剂的腐蚀性能(不允许含有卤化物)、零件和PCB的可焊性等；在生产过程中，需要采用一些先进的工艺手段，如喷雾法涂敷助焊剂、在惰性气体保护下焊接等。实施免清洗工艺，可避免清洗应力对焊接零件的损伤，因此免清洗对提高产品质量是极为有利的。 有利于环境保护：采用免清洗技术后，可停止使用ODS物质(消耗臭气层物质，Ozone Depleting Substances，包括：CFCs、哈龙、四氯化碳、1,1,1-三氯甲烷、HCFC、甲基溴)，也大幅度地减少了挥发性有机物(VOC)的使用，从而对保护臭氧层具有积极作用。,3.免清洗材料的要求 要使焊接后的PCB板面不用清洗就能达到规定的质量水平， 助焊剂的选择是一个关键，通常对免清洗助焊剂有下列要求： 低固态含量：2%以下，传统的助焊剂有较高的固态含量(2040%)、中等的固态含量(1015%)和较低的固态含量(510%)，用这些助焊剂焊接后的PCB板面留有或多或少的残留物，而免清洗助焊剂的固态含量要求低于2%，而且不能含有松香，因此焊后板面基本无残留物。 无腐蚀性：不含卤素、表面绝缘电阻1.01011。 传统的助焊剂因为有较高的固态含量，焊接后可将部分有害物 质“包裹起来”，隔绝与空气的接触，形成绝缘保护层。而免清洗助 焊剂，由于极低的固态含量不能形成绝缘保护层，若有少量的有害 成分残留在板面上，就会导致腐蚀和漏电等严重不良后果。因此， 免清洗助焊剂中不允许含有卤素成分。,可焊性：扩展率80%，可焊性与腐蚀性是相互矛盾的一对指标，为了使助焊剂具有一定的消除氧化物的能力，并且在预热和焊接的整个过程中均能保持一定程度的活性，就必须包含某种酸。在免清洗助焊剂中用得最多的是非水溶性醋酸系列，配方中可能还有胺、氨和合成树脂，不同的配方会影响其活性和可靠性。不同的企业有不同的要求和内部控制指标，但必须符合焊接质量高和无腐蚀性的使用要求。助焊剂的活性通常是用PH值来衡量的，免清洗助焊剂的PH值应控制在产品规定的技术条件范围内(各生产厂家的PH值略有不同)。 符合环保要求：无毒，无强烈刺激性气味，基本不污染环境，操作安全。,4.对助焊剂的腐蚀性通常采用下列几种方法进行测试： 铜镜腐蚀测试：测试助焊剂的短期腐蚀性。 铬酸银试纸测试：测试焊剂中卤化物的含量。 表面绝缘电阻测试：测试焊后PCB的表面绝缘电阻，以确定焊剂的长期电学性能的可靠性。 腐蚀性测试：测试焊后在PCB表面残留物的腐蚀性。 电迁移测试：测试焊后PCB表面导体间距减小的程度。,5.免清洗PCB和零件： 在实施免清洗焊接工艺中，PCB及零件的可焊性和清洁度是需要重点控制的方面。为确保可焊性，在要求供应商保证可焊性的前提下，生产厂应将其存放在恒温干燥的环境中，并严格控制在有效的储存时间内使用。为确保清洁度，生产过程中要严格地控制环境和操作规范，避免人为的污染，如手迹、汗迹、油脂、灰尘等。,6.免清洗焊接工艺 在采用免清洗助焊剂后，虽然焊接工艺过程不变，但实施的方法和有关的工艺参数必须适应免清洗技术的特定要求，主要内容如下： (1)助焊剂的涂敷 为了获得良好的免清洗效果，助焊剂涂敷过程必须严格控制两个参数，即助焊剂的固态含量和涂敷量。 通常，助焊剂的涂敷方式有发泡法和喷雾法两种。在免清洗工艺中，不宜采用发泡法，其原因是多方面的，第一：发泡法的助焊剂是放置在敞开的容器内，由于免清洗助焊剂的溶剂含量很高，特别容易挥发，从而导致固态含量的升高，因此，在生产过程中用比重法来控制助焊剂的成分保持不变是有困难的，且溶剂的大量挥发也造成了污染和浪费；第二：由于免清洗助焊剂的固体含量极低，不利于发泡；第三：涂敷时不能控制助焊剂的涂敷量，涂敷也不均匀，往往有过量的助焊剂残留在板的边缘。因此，采用这种方式不能得到理想的免清洗效果。,喷雾法最适用于免清洗助焊剂的涂敷。因为助焊剂被放置在一个密封的加压容器内，通过喷口喷射出雾状助焊剂涂敷在PCB的表面，喷射器的喷射量、雾化程度和喷射宽度均可调节，所以能够精确地控制涂敷的焊剂量。由于涂敷的焊剂是雾状薄层，因此板面的焊剂非常均匀，可确保焊接后的板面符合免清洗要求。同时，由于助焊剂完全密封在容器内，不必考虑溶剂的挥发和吸收大气中的水分，这样可保持焊剂比重(或有效成分)不变，一次加入至用完之前无需更换，较发泡法可减少稀释剂用量50%左右。因此，喷雾涂敷方式是免清洗工艺中首选的一种涂敷工艺。在采用喷雾涂敷工艺时必须注意一点，由于助焊剂中含有较多的易燃性溶剂，喷雾时散发的溶剂蒸气存在一定的爆燃危险性，因此设备需要具有良好的排风设施和必要的灭火器具。,(2)预热 涂敷助焊剂后，焊接件进入预热工序，通过预热挥发掉助焊剂中的溶剂部分，增强助焊剂的活性。在采用免清洗助焊剂后，预热温度应控制在什么范围最为适当呢？ 实践证明，采用免清洗助焊剂后，若仍按传统的预热温度(9010)来控制，则有可能产生不良的后果。其主要原因是：免清洗助焊剂是一种低固态含量、无卤素的助焊剂，其活性一般较弱，而且它的活性剂在低温下几乎不能起到消除金属氧化物的作用，随着预热温度的升高，助焊剂逐渐开始激活，当温度达到100时活性物质才被释放出来与金属氧化物迅速反映。另外，免清洗助焊剂的溶剂含量相当高(约97%)，若预热温度不足，溶剂就不能充分挥发，当焊件进入锡槽后，由于溶剂的急剧挥发，会使得熔融焊料飞溅而形成焊料球或焊接点实际温度下降而产生不良焊点。因此，免清洗工艺中控制好预热温度是又一重要的环节，通常要求控制在传统要求的上限100110(按供应商指导温度曲线)且应有足够的预热时间供溶剂充分挥发。,(3)焊接 由于严格限制了助焊剂的固态含量和腐蚀性，其助焊性能必然受到限制。要获得良好的焊接质量，还必须对焊接设备提出新的要求具有惰性气体保护功能最好(氮气)。除了采取上述措施外，免清洗工艺还要求更严格地控制焊接过程的各项工艺参数，主要包括焊接温度、焊接时间、PCB压锡深度和PCB传送角度等。应根据使用不同类型的免清洗助焊剂，调整好波峰焊设备的各项工艺参数，才能获得满意的免清洗焊接效果。,第六章 波峰焊接缺陷分析,焊锡中杂质超标时对焊点性能的影响 焊料中除锡、铅外往往含有少量他元素，如铜、锑、铋等。另外，在焊接作业中PCB和零件脚上的杂质也会带入锡炉内，这些元素对焊锡的性能会有影响，下表列出的为中国电子行业标准SJ/T10134-94中杂质允许范围及对焊点性能的影响。,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，焊料未爬到组件面的焊盘上。,原因： PCB预热和焊接温度过高，使焊料的黏度过低。 DIP孔的孔径过大，焊料从孔中流出。 插装组件细引线，大焊盘，焊料被拉到焊盘上，使焊点干瘪。 PCB爬坡角度偏小，不利于焊剂排气。 过板方向不正确。 PCB表面处理不正确，一般PCB要经过OSP抗氧化处理。 波峰高度不够。不能使PCB板对焊料产生压力，不利于上锡。 由于传送带震动，冷却时受到外力影响，使焊锡紊乱。 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大。使焊点表面发皱。 PCB板受潮。,对策： 预热温度：单面板90100，双面板100110(零件面温度和铜箔面温差不要超过20)组件较多时取上限；锡温：有铅锡温(Sn63-Pb37)一般控制在2455，无铅锡温(Sn99.3-0.7Cu)一般控制在2655，焊接时间35Sec。 手插板孔径与引线线径的差值，应在0.20.3mm。机插板孔径与引线线径的差值，应在0.40.55mm。 焊盘尺寸与引脚直径应匹配，要有利于形成弯月面。 PCB的爬坡角度为36度。 更换PCB板的过炉方向。 混装技术的PCB未经OSP处理，而采用松香处理，经SMT高温后松香挥发掉，几小时后PCB板就氧化造成波峰焊时不上锡。 波峰高度一般控制在印制板厚度的2/12/3处。 检查电机是否有故障，检查电压是否稳定。传送带是否有异物。 锡波温度为2655，焊接时间35Sec。温度略低时传送带速度应慢一些。 对印制板进行去潮处理。,焊料过多：组件焊端和引脚有过多的焊料包围，润湿角大于90。,原因： 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大。 PCB预热温度过低，焊接时组件与PCB吸热，使实际焊接温度降低。 助焊剂的活性差或比重过小。 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。 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。 焊料残渣太多。,对策： 锡温：有铅锡温(Sn63-Pb37)一般控制在2455，无铅锡温(Sn99.3-0.7Cu)一般控制在2655，焊接时间35S。 根据PCB尺寸、板层、组件多少、有无贴装组件等设置预热温度，预热温度：单面板90100，双面板100110。(零件面温度和铜箔面温差不要超过20)组件较多时取上限。 更换焊剂或调整适当的比例。 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。 Cu的比例0.6%时，可适量添加一些纯锡，杂质过高时应更换焊料。 每天结束工作时应清理锡渣，保养锡炉时不要让锡槽周围的残渣进入锡炉。,焊点桥接或短路,原因： PCB设计不合理，焊盘间距过窄。 DIP组件引脚不规则、插装歪斜、零件脚过长，焊接前引脚之间已经接近或已经碰上。 PCB预热温度过低，焊接时组件与PCB吸热，使实际焊接温度降低。 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度降低。 阻焊剂活性差。,对策： 按照PCB设计规范进行设计。两个端头的SMT组件的长轴应尽量与焊接时的PCB运行方向垂直，SOT、SOP封装的小型SMT三极管、IC的组件的长轴应尽量与焊接时的PCB运行方向平行。 DIP组件引脚应根据PCB的孔距及装配要求成型，如采用短插一次焊工艺，焊接面组件引脚露出PCB表面1.82.5mm，插装时要求组件体端正。 根据PCB尺寸、板层、组件多少、有无贴装组件等设置预热温度，预热温度：单面板90100，双面板100110。(零件面温度和铜箔面温差不要超过20)组件较多时取上限。 锡温：有铅锡温(Sn63-Pb37)一般控制在2455，无铅锡温(Sn99.3-0.7Cu)一般控制在2655，焊接时间35Sec。温度略低时，传送带速度应调慢些。 更换助焊剂。,润湿不良、漏焊、虚焊,原因： 组件焊端、引脚、印制板基板的焊盘氧化或污染，或PCB受潮。 SMT组件端头金属电极附着力差或采用单层电极，在焊接温度下产生脱帽现象。 PCB设计不合理，波峰焊时阴影效应造成漏焊。 PCB翘曲，使PCB翘起位置与波峰焊接触不良。 传送带两侧不平行(尤其使用PCB传输架时)，使PCB与波峰接触不平行。 波峰不平滑，波峰两侧高度不平行，尤其电磁泵波峰焊机的锡波喷口，如果被氧化物堵塞时，会使波峰出现锯齿形，容易造成漏焊、虚焊。 助焊剂活性差，造成润湿不良。 PCB预热温度过高，使助焊剂碳化，失去活性，造成润湿不良。 混装技术(DIP和SMT)。,对策： 元器件先到先用，不要存在潮湿的环境中，不要超过规定的使用日期。对PCB进行清洗和去潮处理。 波峰焊应选择三层端头结构的表面贴装元器件，组件本体和焊端能经受两次以上的260波峰焊的温度冲击。 SMD采用波峰焊时元器件布局和排布方向应遵循较小组件在前和尽量避免互相遮挡原则。另外，还可以适当加长组件搭接后剩余焊盘长度。 PCB板翘曲度小于0.81.0。 调整波峰焊机及传输带或PCB传输架的横向水平。 清理波峰喷嘴。 更换助焊剂。 设置恰当的预热温度。 采用扰流波过炉，如果短路严重，可以考虑双波过炉，但锡的耗用量和氧化会增加。,焊点拉尖,原因： PCB预热温度过低，使PCB与元器件温度偏低，焊接时组件与PCB吸热。 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大。 波峰焊机的波峰高度太高或引脚过长，使引脚底部不能与波峰接触。 助焊剂活性差。 焊接组件引线直径与插装孔比例不正确，插装孔过大，大焊盘吸热量大。,对策： 根据PCB、板层、组件多少、有无贴装组件等设置预热温度，预热温度：单面板90100，双面板100110。(零件面温度和铜箔面温差不要超过20)组件较多时取上限。 锡温：有铅锡温(Sn63-Pb37)一般控制在2455，无铅锡温(Sn99.3-0.7Cu)一般控制在2655，焊接时间35Sec。温度略低时，传送带速度应调慢一些。 波峰高度一般控制在PCB厚度的2/12/3处。插装组件引脚成型要求引脚露出PCB焊接面1.82.5mm。 更换助焊剂。 插装孔的孔径比引线直径大0.150.4mm（细引线取下限，粗引线取上线）。,其它缺陷,板面脏污：主要由于助焊剂固体含量高、涂敷量过多、预热温度过高或过低，或由于传送带爪太脏、焊料锅中氧化物及锡渣过多等原因造成的。 PCB变形：一般发生在大尺寸PCB，由于大尺寸PCB重量大或由于元器件布置不均匀造成重量不平衡。这需要PCB设计时尽量使元器件分布均匀，在大尺寸PCB中间设计工艺边。 SMT掉件：贴片胶质量差，或贴片胶固化温度不正确，固化温度过高或过低都会降低粘接强度，波峰焊接时经不起高温冲击和波峰剪切力的作用，使贴装组件掉在料锅中。 看不到的缺陷：焊点晶粒大小、焊点内部应力、焊点内部裂纹、焊点发脆、焊点强度差等，需要X光、焊点疲劳试验等检测。这些缺陷主要与焊接材料、PCB焊盘的附着力、元器件焊端或引脚的可焊性及温度曲线等因素有关。,锡渣： 锡渣的堆积对波峰焊接是有害的。如果在锡槽里聚集有锡渣，则锡渣进入波峰里面的可能性会增加。可以通过设计锡泵系统来避免这种问题，使其从锡槽的底部而不是锡渣聚集的顶部抽取锡。采用惰性气体也可减少锡渣并节省费用。 本人根据一段时间对锡炉的探索发现，扰流在一定程度上可以取代平流波，这样可以很大程度的减少氧化锡渣的产生，如果可以将不用的波峰用不锈钢板盖起来，尽量减少锡与空气的接触面积而减少锡的氧化。只是在参数设定上要更为讲究，包括合适的输送带速度，尽量慢一点，可以克服因为扰流而带来的短路问题；合适的波峰高度与输送带的角度配合；还有就是波峰的平整度等。 氮气焊接可以减少锡渣节省成本，但是用户必须要承担氮气的费用以及输送系统的先期投资。通常需要折衷考虑上述两个方面的因素，因此必须确定减少维护以及由于焊点浸润更好因而缺陷率降低所节省下来的成本。,第七章 无铅焊接,無鉛焊料簡介 随着人类文明的进步，人们的环境意识正逐渐增强。保护自然环境，减少工业污染，已越来越受到人们的关注。PCBA生产作为电子生产的一部分，也不可避免地存在着对环境污染的问题。 之前在PCBA生产过程中普遍采用的是Sn-Pb焊锡，其中铅的含量在40左右。众所周知铅是有毒的金属，将会对人体和周围环境造成相当巨大的影响。为了消除铅污染，采用无铅焊锡已势在必行。 RoHS要求电子电器产品中铅的含量不可超过1000PPM，我公司为因应客户的要求而实行了更严格的标准，要求铅的含量低于100PPM，以确保满足客户之要求。,合金熔点/适用场合/特点 Sn42-58Bi(138)消耗电子产品、无线通信产品，有较好的抗热疲劳性能，较少的疲劳损伤；熔点低，成本稍高。 Sn96.5-3.5Ag(221)消耗电子产品、无线通信产品、飞机、汽车等，力学性能良好，可焊性良好，热疲劳可靠性良好，成本较高。 Sn91.7-3.5Ag-4.8Bi(205210)消耗电子产品、无线通信产品、飞机、汽车等，可靠性良好；在所有无铅焊料中可焊性最好，成本较高。 Sn99.3-0.7Cu(227)通信产品，熔点偏高、强度低，热疲劳性能优于Sn-Pb共晶焊料，成本适中。 Sn95.5-3.8Ag-0.7Cu(217)电子、无线通信产品、汽车、军用产品，可靠性及铅焊工艺性均较好；加入0.5%Sb(锑)可改善强度，特别适于波焊；热疲劳性优于Sn-Pb共晶焊料，成本较高。,预热方式： 预热时间在1分钟左右输送PCB板的速度1.2M/min，预热长度要保障1.2M以上；为保障预热的热稳定性预热结构必须采用封闭式的结构，预热方式建议采用： 热风预热方式。 红外线发热管方式。 陶瓷发热管(或不锈钢发热管)。 从国内外设备厂研制的波峰焊及客户使用分析，采用第2种红外线发热管方式比较理想，因为发热原理是一种红外线辐射，可提高热效率，如果在发热管上部再覆盖耐高温陶瓷玻璃，效果会更佳，安全可靠，避免松香滴落在发热管上。,腐蚀性： 无铅焊料的高Sn(锡)含量，在高温下对Fe(铁)有佷强的溶解能力，传统的波峰焊焊料槽及喷口大多数采用不锈钢材料，从而发生溶解反应，随着时间的推移，最终导致部件的溶蚀损坏，特别是喷口及叶轮部件。现在国外大多数厂家的焊锡槽采用铸铁并镀防护层，国内大多数厂家采用钛合金材料。,氧化： 同Sn-Pb合金焊料相比，高Sn含量的无铅焊料在高温焊接中更容易氧化，从而在锡炉液面形成氧化物残渣(SnO2)，过多的氧化物不但影响焊接品质，而且使焊料成本浪费，尤其是对现在昂贵的无铅焊料。多数设备厂家采用改善锡炉喷口结构来减少氧化物，最好的对策是加氮气保护，氮气保护系统设备前期投入较大，如果从长远利益考虑是合理的。国内外佷多设备厂家都已推出氮气保护的波峰焊，技术已成熟。,焊后急冷却： 在无铅焊接工艺应用，通孔PCB的波峰焊接时常常会发生“剥离”缺陷，产生的原因在于冷却过程中，焊料合金的冷却速率与PCB板的冷却速率不同所致。解决对策是在波峰焊出出口处加冷却系统，至于冷却方式及冷却速率的要求要根据具体情况而定，因为冷却速率超过60/Sec，设备冷却系统要采用冷源方式，大多数采用冷水机或冷风机，国外的研究有提到用冷液方式，可达到200/Sec以上的冷却效果，成本非常高，对于大规模电子产品生产厂家是无法承受的，属于早期实验，真正被推广应用的。对于国内电子产品生产厂家，建议采用Sn-Ag-Cu合金或Sn-Cu合金的焊料，快速冷却速率控制在6080/Sec或80120/Sec，冷却方式采用自然风强制冷却或带冷水机冷源的方式。,助焊剂： 无铅焊料的特殊性，在焊接工艺中必须是对应的助焊剂相匹配，基于环保的考虑，醇类溶剂的降低使用，逐步推广VOC-Free环保助焊剂(VOC是挥发有机化合物“Volatile Organic Compounds”，VOC-Free助焊剂属于水溶性无挥发不燃的环保型助焊剂)。 由于无铅焊料润湿性差，克服焊接缺陷在佷大程度上要通过助焊剂成分及喷雾方式来改变，传统的发泡和喷雾结构已不适应现在的工艺，喷雾结构一些设备厂家经过改良，一些厂家喷雾采用步进马达方式，助焊剂供给采用衡压系统，强力抽风过滤系统，目的是使喷雾效果均匀，降低挥发性物质的排放量。,第八章 手工焊接,手工焊接的原理： 常见的手工焊接工艺就是通过烙铁头传热，熔化焊锡，来使焊接件（电子元器件等）与焊盘（被焊件）连接接合。 手工焊接要素： 电源（焊台或烙铁）、加热体（发热芯）、烙铁头、焊锡丝、焊接零件等。 无铅焊接知识： 以前的焊锡是锡铅合金，如63/37（锡63%，铅37%），熔点为183。因铅对环境的有毒性，RoHS等法规规定电子产品中禁用。所以出现了替代的无铅焊锡。,无铅焊锡相对有铅焊锡： 熔点升高约3444。 焊锡中锡含量增加了。 上锡能力差（可焊性差），无铅焊锡的焊锡扩散性差，扩散面积差不多是共晶焊锡的1/3。,手工焊接温度公式： 焊接作业最适合的温度是在使用的焊锡的熔点50。烙铁头的设定温度，由于焊接部分的大小，电烙铁的功率和性能，焊锡的种类和线型的不同，在上述温度的基础上还要增加X（通常为100）为宜。即为：烙铁头温度=焊锡熔点+50+X（损耗）。如：有铅焊锡63/37常用焊接温度：183+50+100=333左右，无铅锡铜为：227+50+100=377。因为不同产品焊点大小、不同焊锡、不同环境及操作习惯等影响，此处X变化很大，所以焊接温度有从350450的使用情况。,烙铁头损耗原理： 烙铁头尖端结构大致为；铜-镀铁层-镀锡层，焊接时，加热的情况下，镀铁层会与焊锡中的锡之间发生物理化学反应，使得铁被溶解腐蚀掉，而且这个过程随着温度升高会加速。 所以，无铅焊接时，因为焊接温度普遍升高，同时焊锡中的锡含量也大幅度增加，于是烙铁头的寿命急剧减少。,无铅手工焊接常见问题： 使用高温时，容易损坏元器件。 烙铁或焊台热回复性不好的话，容易出现虚焊假焊，不良率增加。 烙铁头氧化损耗增加。,无铅手工焊接常见对策： 使用无铅专用烙铁头（本身镀无铅锡，适当增厚镀铁层来延缓腐蚀，延长寿命，同时不影响导热）。 使用无铅专用焊台（大功率、快速回温，使得温度更稳定，并能使用低温进行焊接）。,无铅焊台知识： 由焊接原理可知，焊接工艺是靠热量的传递来完成的。所以，无铅焊接时需要加热体有更好的供热效率-这就要求焊台或烙铁有更大的功率和更快的热回复性。实践证明，市面上常用的无铅焊台功率均在90W以上，比上以前的60W焊台或单支烙铁，热效率及热回复性都增加了很多，所以在焊接相同产品时，所需的焊接温度会低上1030，且更稳定。这样再配上特制的无铅烙铁头，烙铁头的损耗也大大减少，成本降低的同时，产品品质也得到了保障。,第九章 执行事项摘要,锡炉参数设定 锡波浸入深度为PCB厚度的2/12/3處，着锡时间35Sec为宜。 预热温度：一般要求PCB经预热后，焊点面温度达到：单面板90100，双面板100110。(零件面温度和铜箔面温差不要超过20)。 锡温：有铅锡温(Sn63-Pb37)一般控制在2455，无铅锡温(Sn99.3-0.7Cu)一般控制在2655。 助焊剂比重：控制在0.8000.830。 扰流在一定程度上可以取代平流波，这样可以很大程度的减少氧化锡渣的产生，如果可以将不用的波峰用不锈钢板盖起来，尽量减少锡与空气的接触面积而减少锡的氧化。只是在参数设定上要更为讲究，包括合适的输送带速度，尽量慢一点，可以克服因为扰流而带来的短路问题；合适的波峰高度与输送带的角度配合；还有就是波峰的平整度等。所有后续无铅的生产优先考虑用扰流