波峰焊技术培训教材

1、 2021/6/232 波焊技术波焊技术 波焊技术中所能作业的主要六大类型 2021/6/233 焊锡焊锡 一、润湿一、润湿 WETTINGWETTING 1.焊锡与胶合的不同 4.毛细管作用 2.润湿与无润湿(Wetting & Non-wetting) 5.表面张力 3.清洁 6.润湿的动态力平衡 2021/6/234 润湿的动态平衡润湿的动态平衡 一、定义 焊锡为L:LIQUID 助焊剂为F:FLUX 基层金属为S:SOLID BASE METAL 二、说明 Psf = Pls + Plf Cos 为液体固体上扩散的力量 焊锡角右图固体表面呈球状Psf Pls +Plf Cos 开始扩散

2、 角度逐 渐变小Plf Cos角度大力量开始平衡停止扩散 2021/6/235 1. 90,如果整个系统力量达到平衡时90,表示 Psf的值较小,其液体的扩散能力就很差 以角度来看 a. 90时 ,称为de-wetting b. =180时 ,称为non-wetting c. 90 75 ,但这种Wetting是不能接受的. 3. M ,为Good Wetting,在质量要求较高的产品,M值 的要求可低于75 . 2021/6/236 由上述说明角度越小表示润湿越好 左图: a.是完全未润湿, = 180 b.是完全润湿, = 0 c.是部分润湿, 0 180 2021/6/237 二、焊点二

3、、焊点 金属间的形成: 由接合的表面形成铜/锡化合 物,也称为金属间化合物 (Intermetallic compound)分 为Cu3Sn ,Cu6Sn5 2021/6/238 金属间化合物形成的过程金属间化合物形成的过程 2021/6/239 2021/6/2310 焊垫龟裂焊垫龟裂 金属间化合物比焊锡或铜来得硬且脆。 因此,金属间化合物太厚的话,焊点很容易在受到 热或机械性的压力时,形成焊点龟裂 2021/6/2311 热热 温度是帮助助焊剂及焊锡作用及润湿的主要动力之一 2021/6/2312 2021/6/2313 2021/6/2314 2021/6/2315 2021/6/231

4、6 助焊剂助焊剂 2021/6/2317 助焊剂助焊剂 铜镜法铜镜法 Copper Mirror Method 本法是用以检查助焊剂腐蚀性的强弱，其做法是在一 长方形的玻璃片上，以真空蒸着方式镀上一层薄铜， 再滴以标准的助焊剂及所欲检测的助焊剂，然后置于 环境控制的温湿箱中24小时，以比较受检者的腐蚀程 度如何，其详细作法如下： (1)标准助焊剂的制备在100ml(c.c.)纯度99的试 药级异丙醇(Isopropyl Alcohol，IPA)中溶入35g符 合美国联邦规范LLL-R-626的助焊剂，搅拌均匀当 成本检验法的标准助焊剂用。 2021/6/2318 (2) 温湿箱此箱应保持在23

5、 2，及RH 505 的温湿度，其中每10 in的空间须有1 in 的盐液或 酸液，用以维持湿度，其详细条件须参考ASTM E104。 (3) 铜镜试片(Copper Mirror Test Panels)在一长方 形的玻璃片上，以真空蒸着方式镀着上约500A的 铜面，此铜面使波长在5000 A的正常入射光，具有 10 5的透过能力，并以适宜的光电比色仪 进行判读。这种铜镜的供货商为Evaporated Metal Films Corp，Ithaca，N.Y.或其它类似商品。 助焊剂助焊剂 2021/6/2319 为了保持铜面完全无氧化物存在而使测验更为准确 起见，在试验前才能将保存完好的铜片

6、取出，并浸 入50 gl EDTA的溶液中进行清洗，以除去任何可 能的铜面氧化物。通常试验前的铜面不需另行洗去 此种EDTA溶液，但若结果发生争议时，则必须先用 流动的清水洗去铜面的EDTA，再用甲醇浸过使能快 速完成干燥，在检查全无氧化物时才进行试验。 助焊剂助焊剂 2021/6/2320 助焊剂助焊剂 (4) 在干净的铜面上滴以一滴(0.05mil)待测的助焊剂， 其滴管尖端不可触及铜面，并在铜面上也另滴以 标准助焊剂。若待测之助焊剂为锡膏形式时，则 在铜面上小心均匀的铺上一层锡膏，其直径应为 8(0.3 in)，厚度为0.25(10 mil)，然后将备妥 的试片水平置于无尘的温湿箱内共2

7、4 0.5小时。 试验时间到达后，取出试片浸在清洁的异丙醇中 ( IPA )以洗去各种助焊剂试样。 2021/6/2321 助焊剂助焊剂 (5) 小心检查各试片上铜面可能被蚀去的痕迹，如有 任何铜面被蚀透，而从玻璃可看透到背面时，则 表示该助焊剂腐蚀性太强而不及格。但如连标准 助焊剂也不及格时，则需再做一次试验。若只在 铜表面发生反应而出现变色情形，或铜厚度只部 份受损而未穿透时，则仍算及格。有某些化学品 也会造成铜面的蚀透，如游离卤素、强酸、无机 酸，及游离胺类等，不可任其接触到试验的铜面。 2021/6/2322 铬酸银试纸法铬酸银试纸法 Silver Chromate Method 本法

8、是用铬酸银试纸之目视法，检测助焊剂中是否 有氯化物或溴化物的存在，其做法如下： (1)因酪酸银试纸对光很敏感非常怕光故应严密包装 ，也不可用徒手执取，必须用清洁的金属夹子或 镊子与之接触。 (2)将一滴助焊剂滴在试纸上，并使其停留15秒钟， 然后立即浸入异丙醇中，将试纸上的有机物残渣 尽量洗掉，并令试纸在空气中自由干燥10分钟， 然后检查纸上的颜色。 助焊剂助焊剂 2021/6/2323 助焊剂助焊剂 (3)若待检者为锡膏时，需先将试纸用纯水浸湿，取 出后用玻璃片及吸水纸将试纸上多余的水份除去 ，用扁抹刀(Spatula)在试纸上直接涂上一薄层锡 膏，使与接触 1 分钟后再于异丙醇中小心洗去锡

9、 膏，不要搓揉试纸，然后在空气中进行干燥。 (4)小心检视试纸的变色情形，如试纸出现圆形的白 色或淡黄色征象时，即表示助焊剂中已存有氯化 物(Chlorides)或溴化物(Bromides)。 2021/6/2324 助焊剂助焊剂 (5)某些化学品如游离卤化物之Amines胺类，Cyanides 氰胺类及Isocyanides异氰胺类等，都会造成试验不 及格的假象。并还应小心避免某些酸类也会形成假 象，此时需另以pH试纸检查变色处的pH值，若其 pH低于3时，还需用别的方法去分析氯化物及溴化 物。试纸的供货商为Quantek、P.O.BOX 136、 Lyndhurst、NJ07071。 20

10、21/6/2325 2021/6/2326 助焊剂的运用助焊剂的运用 2021/6/2327 下图为松香之结晶体 右图为经稀释剂与其它成 分调配后之液态助焊剂 2021/6/23 28 波焊设备的基本架构波焊设备的基本架构 1.助焊槽(Fluxer) 2.预热器(Preheater) 3.锡槽(Solder Tank) 4. 5.控制系统(Control System) 2021/6/2329 波焊的第一步波焊的第一步: :松香涂布松香涂布 2021/6/2330 松香涂布的方式可分为松香涂布的方式可分为: :发泡式、涌波式、多点涌波式、 浸入式、滚筒式喷雾、滚刷式喷雾、超音波喷雾、单 枪移动

11、式喷雾、多枪固定式喷雾、单枪扩散式喷雾、 喷转撞击式喷雾等。 2021/6/2331 透过各种系统发散出来的FLUX,并非完全吸附在产品之 吃锡面或贯穿孔内。因此必须 有适当的回收系统执行 下以下处理: 1.过滤杂质,回收使用 2.控制比重,并自动调节 3. 2021/6/2332 松香涂布的过程要特别注意,空气中松香扩散的状况, 若因抽风系统不良而扩散出沾附区域外时,将发生以下 状况: 1.飘散至Pre heater上方会因温度过高而产生气爆或燃烧等危 险 2.飘入生产线将造成人员不适及吸入性中毒 2021/6/2333 波焊的第二步波焊的第二步:预热预热 2021/6/2334 2021/

12、6/2335 焊锡在进入区的流动特性会受到零件脚的阻挡,当焊锡 性不良的零件浸入溶锡中,溶锡就会变成弧形,这是因为 零件推挤与焊锡表面张力作用的结果,如此一来,就在零 件后面形成阴影,使焊锡接触不到锡垫 2021/6/2336 零件愈高或金属端接点愈小,阴影效应就愈严重,这可从 SOT-23的图中清楚的看到 例如: 将焊垫延长1mm的长度,焊锡的半径应小于2mm, 否则焊垫就无法触及焊锡,而无法使焊垫吃锡 2021/6/2337 Heat Transfer Zone 传热区 在进入区与脱离区之间,电路板与焊锡直接接触,行成百分之百 短路,吃锡作用起自于进入区而完成于脱离区,一个界于焊垫与 零件

13、端接点间的有效金属接合赖以完成 虽然零件与溶锡接触仅0.1秒之内即可达到焊锡温度,但是为了 求得更适切的吃锡性,则需要更长的时间 2021/6/2338 Exit (peel-back) Zone 脱锡区脱锡区 在传热区焊接,电路板因焊锡完全短路 因此必须在脱锡区将多余的锡拉回锡槽内 2021/6/2339 如何避免短路如何避免短路 1. 脱离区的锡波必须尽可能平稳 2. 增加输送带的角度 3. 降低输送带的速度 2021/6/2340 双波式的自动焊锡炉实景双波式的自动焊锡炉实景 2021/6/2341 2021/6/2342 extension Double Wave 双面波双面波 双面波

14、是最早开发的锡波 焊锡从锡波的两侧回流到锡槽之中 2021/6/2343 Lambda Wave 将锡波加上一延长板的波,就叫LAMBDA波 其作用为,对于电路板行进方向的锡流加速 如此一来,就产生一极为有效的冲刷效果 2021/6/2344 Single Side Wave单面波单面波 单面波是将喷头倾斜,使锡波只能从 一个方向流动 2021/6/2345 Double Wave双波双波 SMD的波焊作业对锡波有两个相反的需求 焊锡必须接触所有的焊点 且距离接近的焊垫间的短路必须避免 2021/6/2346 Lambda Wave with Ruffles 有扰动的有扰动的Lambda波波 要增进Lambda Wave 的一个方法,就是在锡波的进 入区使用一个振荡器,这套系统也叫做OMEGA 波 2021/6/2347 Jet Wave 喷流波喷流波 利用基板流动的反方向喷锡,达成焊接的效果 2021/6/2348 在稳定的锡波上方通常保有一层很薄的氧化 物,他有一个很微妙的作用就是隔离锡铅不再