提高波峰焊接质量的方法和措施最终版18页

1、如何提高波峰焊的焊接质量波峰焊是利用熔融焊料循环流动的波峰与装有元器件的PCB焊接面接触，以一定速度相对运动时实现群焊的焊接工艺，插件元件与表面贴装元件同时组装于电路基板的混装工艺仍是当前电子产品中采用最普遍的一种组装形式。而SMT混装波峰焊接技术对工艺参数的要求是相当苛刻。焊接工艺参数选择不当，不但影响焊接质量，而且还会出现桥接、虚焊等焊接缺陷，严重影响焊接质量。下面将就一些提高波峰焊接质量的方法和措施做些讨论。一、PCB1.1 焊盘设计 (1)在设计插件元件焊盘时，焊盘大小尺寸设计应合适。焊盘太大，焊料铺展面积较大，形成的焊点不饱满，而较小的焊盘铜箔表面张力太小，形成的

2、焊点为不浸润焊点。孔径与元件引线的配合间隙太大，容易虚焊，当孔径比引线宽0.05 - 0.2mm,焊盘直径为孔径的2 - 2.5倍时，是焊接比较理想的条件。 (2)在设计贴片元件焊盘时，应考虑以下几点： 为了尽量去除“阴影效应”，SMD的焊端或引脚应正对着锡流的方向，以利于与锡流的接触，减少虚焊和漏焊。 波峰焊接不适合于细间距QFO、PLCC、BGA和小间距SOP器件焊接，也就是说在要波峰焊接的这一面尽量不要布置这类元件。 较小的元件不应排在较大元件后，以免较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触造成漏焊。 

3、1.2 PCB平整度控制 波峰焊接对印制板的平整度要求很高，一般要求翘曲度要小于0.5mm，如果大于0.5mm要做平整处理。尤其是某些印制板厚度只有1.5mm左右，其翘曲度要求就更高，否则无法保证焊接质量。 1.3 妥善保存印制板及元件，尽量缩短储存周期 在焊接中，无尘埃、油脂、氧化物的铜箔及元件引线有利于形成合格的焊点，因此印制板及元件应保存在干燥、清洁的环境下，并且尽量缩短储存周期。对于放置时间较长的印制板，其表面一般要做清洁处理，这样可提高可焊性，减少虚焊和桥接，对表面有一定程度氧化的元件引脚，应先除去其表面氧化层。二、生产工艺材料的质量

4、控制 在波峰焊接中，使用的生产工艺材料有：助焊剂和焊料。2.1 助焊剂质量控制 助焊剂在焊接质量的控制上举足轻重，其作用是: (1)除去焊接表面的氧化物；(2)防止焊接时焊料和焊接表面再氧化；(3)降低焊料的表面张力；(4)有助于热量传递到焊接区。目前，波峰焊接所采用的多为免清洗助焊剂。选择助焊剂时有以下要求：(1)熔点比焊料低；(2)浸润扩散速度比熔化焊料快；(3)粘度和比重比焊料小；(4)在常温下贮存稳定。 2.2 焊料的质量控制 锡铅焊料在高温下（250）不断氧化，使锡锅中锡铅焊料含锡量不断下降，偏离共晶点，导致流动性

5、差，出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用以下几个方法来解决这个问题：添加氧化还原剂，使已氧化的SnO还原为Sn，减小锡渣的产生。不断除去浮渣。每次焊接前添加一定量的锡。采用含抗氧化磷的焊料。采用氮气保护，让氮气把焊料与空气隔绝开来，取代普通气体，这样就避免了浮渣的产生。这种方法要求对设备改型，并提供氮气。目前最好的方法是在氮气保护的氛围下使用含磷的焊料，可将浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少、工艺控制最佳。 三、焊接过程中的工艺参数控制 焊接工艺参数对焊接表面质量的影响比较复杂，并涉及到较多的技术范围。 3.1 预热温度的控制 预热的

6、作用：使助焊剂中的溶剂充分挥发，以免印制板通过焊锡时，影响印制板的润湿和焊点的形成；使印制板在焊接前达到一定温度，以免受到热冲击产生翘曲变形。根据我们的经验，一般预热温度控制在180 200，预热时间1 - 3分钟。 3.2 焊接轨道倾角 轨道倾角对焊接效果的影响较为明显，特别是在焊接高密度SMT器件时更是如此。当倾角太小时，较易出现桥接，特别是焊接中，SMT器件的“遮蔽区”更易出现桥接；而倾角过大，虽然有利于桥接的消除，但焊点吃锡量太小，容易产生虚焊。轨道倾角应控制在5°- °之间。 3.3&

7、#160;波峰高度 波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化，应在焊接过程中进行适当的修正，以保证理想高度进行焊接波峰高度，以压锡深度为PCB厚度的1/2 - 1/3为准。 3.4 焊接温度 焊接温度是影响焊接质量的一个重要的工艺参数。焊接温度过低时，焊料的扩展率、润湿性能变差，使焊盘或元器件焊端由于不能充分的润湿，从而产生虚焊、拉尖、桥接等缺陷；焊接温度过高时，则加速了焊盘、元器件引脚及焊料的氧化，易产生虚焊。焊接温度应控制在2505。四、常见焊接缺陷及排除 影响焊接质量的因素是很多的，下表列出的是一些常见缺陷及排除方

8、法，以供参考。1、焊料不足  （1）、 FLUX的润湿性差。（2）、 FLUX的活性较弱。（3）、 润湿或活化的温度较低、泛围过小。 （4）、使用的是双波峰工艺，一次过锡时FLUX中的有效分已完全挥发。 （5）、预热温度过高，使活化剂提前激发活性，待过锡波时已没活性，或活性已很弱。 PCB预热和焊接温度太高，使熔融焊料的黏度过低。 预热温度在90-130，有较多贴装元器件时温度取上限;锡波温度为250±5，焊接时间3-5s。（6）、走板速度过慢，使预热温度过高。（7）、FLUX涂布的不均匀。 （8）、焊盘,元器件脚氧化严重，造成吃锡不良。  （

9、9）、 FLUX涂布太少；未能使PCB焊盘及元件脚完全浸润。 （10）、PCB设计不合理；造成元器件在PCB上的排布不合理，影响了部分元器件的上锡。10.1插装孔的孔径过大，焊料从孔中流出。 插装孔的孔径比引脚直径0.15-0.4mm（细引脚取下限，粗引脚取上限）。  10.2细引线大焊盘，焊料被拉到焊盘上，使焊点干瘪。 焊盘设计要符合波峰焊要求。  （11）、金属化孔质量差或助焊剂流入孔中。 反映给印制板加工厂，提高加工质量。  （12）、波峰高度不够。不能使印制板对焊料产生压力，不利于上锡。 波峰高度一般控制在印制板厚度

10、的2/3处。  （13）、印制板爬坡角度偏小，不利于焊剂排气。 印制板爬坡角度为3-7°2、焊料过多  焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大。 锡波温度为250±5，焊接时间3-5s。  PCB预热温度过低，由于PCB与元器件温度偏低，焊接时原件与PCB吸热，使实际焊接温度降低。 根据PCB尺寸，是否多层板，元器件多少，有无贴装元器件等设置预热温度。  焊剂活性差或比重过小。 更换焊剂或调整适当的比重。  焊盘、插装孔、引脚可焊性差。 提高印制板加工质量，元器件

11、先到先用，不要存放在潮湿环境中。 焊料中锡的比例减小，或焊料中杂质成分过高（CU0.08%），使熔融焊料的黏度增加，流动性变差。 锡的比例61.4%时，可适量添加一些纯锡，杂质过高时应更换焊料。 焊料残渣太多。 每天结束工作后应清理残渣。(3)焊点拉尖  PCB预热温度过低，由于PCB与元器件温度偏低，焊接时原件与PCB吸热，使实际焊接温度降低。 根据PCB尺寸，是否多层板，元器件多少，有无贴装元器件等设置预热温度。 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大。 锡波温度为250±5，焊接时间3-5s。温度略低时，传送带速度应

12、调慢一些。 电磁泵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。因为电磁泵波峰焊机是空心波，空心波的厚度为4-5mm左右。 波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处。插装元器件引脚成形要求原件引脚露出印制板焊接面0.8-3mm。 助焊剂活性差 更换助焊剂。 插装元器件引线直径与插装孔的孔径比例不正确，插装孔过大，大焊盘吸热量达。 插装孔的孔径比引脚直径0.15-0.4mm（细引脚取下限，粗引脚取上限）。(4)焊点桥接或短路  PCB设计不合理，焊盘间距过窄。 符合DFM设计要求。 插装元器件引脚不规则或插装歪斜，焊接前引脚之间已经接

13、近或已经碰上。 插装元器件引脚应根据印制板的孔径及装配要求进行成形，如采用短插一次焊工艺，要求原件引脚露出印制板焊接面0.8-3mm，插装时要求元件体端正。 PCB预热温度过低，由于PCB与元器件温度偏低，焊接时原件与PCB吸热，使实际焊接温度降低。 根据PCB尺寸，是否多层板，元器件多少，有无贴装元器件等设置预热温度。 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大。 锡波温度为250±5，焊接时间3-5s。温度略低时，传送带速度应调慢一些。 助焊剂活性差。 更换助焊剂。这里要特提到插座短路的情况。波峰焊有一个主要问题，就是密脚插座连锡，

14、连锡主要与插座的间距、插座的传送方向和插座引脚出板的长度有关。从这三个方向着手，可以解决几乎所有的连锡问题。插座的间距    插座引脚间距过密当然是引起波峰焊连锡的主要原因，当元器件引脚间距2mm时，连锡就会大规模出现，当元器件引脚间距2.54mm时，连锡几乎不发生。插座的传送方向一般来说，波峰传送方向沿插座长轴方向，则连锡很少，否则就比较多，其原因主要有两个：1、波峰传送方向沿插座长轴方向，则锡波流动较顺畅，连锡少；若波峰传送方向垂直于插座长轴方向，则流动很紊乱，易连锡。2、波峰传送方向沿插座长轴方向，连锡机会位置较少；若波峰传送方向垂直于插座长轴方向，则连锡机

15、会位置较多。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（载具）浸在焊料中，但在离开波峰尾端的瞬间，离开波峰尾部的多余焊料，由于重力的原因，大部分回落到锡锅中，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，形成焊点。      还有一部分焊料沿着有倾角的PCB 流动，熔融的锡料会与下一个焊盘接触，焊料与焊盘之间的润湿力会拉一部分焊料过去，焊料会沿着波峰的传送方向依次传递，当此多余焊料传递于插针于波峰的脱离处时，由于后面没有多余引脚的润湿拉

16、力的作用，因此焊料易聚集于此处，形成桥连，即波峰焊焊接插针（插座），连锡发生于插针（插座）脱离波峰的位置处几率最高。(5)润湿不良、漏焊、虚焊  元器件焊端，引脚，印制板得焊盘氧化或污染，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。 片式元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。 表面贴装元器件波峰焊时采用三层端头结构，能经受两次以上260波峰焊温度冲击。 PCB设计不合理，波峰焊时阴影效应造成漏焊。 符合DFM设计要求 PCB翘曲，使PCB翘起位置与波峰接触不良。&#

17、160;PCB翘曲度小于0.8-1.0% 传送带两侧不平行，使PCB与波峰接触不平行。 调整水平。 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。 清理锡波喷嘴。 助焊剂活性差，造成润湿不良。 更换助焊剂。 PCB预热温度太高，使助焊剂碳化，失去活性，造成润湿不良。 设置恰当的预热温度这里要特关注的是虚焊问题。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。所谓“焊点的后期失效”，是指表面上看上去焊点质量尚

18、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”。经过反复研究实验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0.20.3mm。 机插板孔径与引线线径的差值，应在0.4055mm。 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。2. 后期焊点损坏率      

19、;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

20、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   于助焊剂的助焊性能，应符合GB 9491-88所规定

21、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。51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， 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

22、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。&#

23、160;   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。 52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”。 五个方面因素，我们在生产中，可以对印制板的设计规定印制板设计的工艺性要求企

24、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。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。(6)焊料球  PCB预热温度过低或预热时间过短，助焊剂中的溶剂和水分没有挥发掉，焊接时造成焊料飞溅。 

25、;提高预热温度或延长预热时间。 元器件焊端，引脚，印制板得焊盘氧化或污染，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。 气孔  元器件焊端，引脚，印制板得焊盘氧化或污染，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。 焊料杂质超标，AL含量过高，会使焊点多空。 更换焊料。 焊料表面氧化物，残渣，污染严重。 每天结束工作后应清理残渣。 印制板爬坡角度偏小，不利于焊剂排气。 印制板爬坡角度为3-7° 波峰高度

26、过低，不利于排气。 波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处。(7)冷焊  由于传送带震动，冷却时受到外力影响，使焊锡紊乱。 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。 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。 锡波温度为250±5，焊接时间3-5s。温度略低时，传送带速度应调慢一些。 (8)锡丝  PCB预热温度过低，由于PCB与元器件温度偏低，与波峰接触时溅出的焊料贴在PCB表面而形成。 提高预热温度或延长预热时间。 印制板受潮。 对印制板进行去潮处理。阻焊膜粗糙，厚度不

27、均匀。提高印制板加工质量。9、焊后PCB板面残留脏物1.FLUX固含量高,不挥发物太多。 2.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时间太短)。 3.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。 4.锡炉温度不够高。 5.锡炉中杂质太多或锡的度数低。 6.加了防氧化剂或防氧化油造成的。 7.助焊剂涂布太多。 8.PCB上扦座或开放性元件太多，没有上预热。 9.元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升。 10.PCB本身有预涂松香。 11.在搪锡工艺中，FLUX润湿性过强。 12.PCB工艺问题，过孔太少，造成FLUX挥发不畅。 13.手浸时PCB入锡液角度不佳。 14.FLUX使用过程中，较长时间未添加

28、稀释剂。10、着火1.助焊剂闪点太低未加阻燃剂。2.没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。 3.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)。 4.PCB上胶条太多,把胶条引燃了。 5.PCB上助焊剂太多,往下滴到加热管上。 6.走板速度太快(FLUX未完全挥发,FLUX滴下)或太慢（造成板面过热）。7.预热温度太高。 8.工艺问题(PCB板材不好,发热管与PCB距离太近)11、腐蚀1. 铜与FLUX起化学反应，形成绿色的铜化合物。 2. 铅锡与FLUX起化学反应，形成黑色的铅锡化合物。 3. 预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成FLUX残留多。 4残留物发生吸水现象，（水

29、溶物电导率未达标）。 5用了需要清洗的FLUX，焊完后未清洗或未及时清洗。 6FLUX活性太强。 7电子元器件与FLUX中活性物质反应。12、连电、漏电1. FLUX在板上成离子残留；或FLUX残留吸水，吸水导电。 2. PCB设计不合理，布线太近等。 3. PCB阻焊膜质量不好，容易导电。13、焊点太亮或焊点不亮1. FLUX的问题：A .可通过改变其中添加剂改变（FLUX选型问题）； B. FLUX微腐蚀。2. 锡不好（如：锡含量太低等）14、烟大、味大1.FLUX本身的问题 A、树脂：如果用普通树脂烟气较大。 B、溶剂：这里指FLUX所用溶剂的气味或刺激性气味较大。 C、活化剂：烟雾大、且有刺激性气味。 2.排风系统不完善 15、飞溅、锡珠： 1、助焊剂 A、FLUX中的水含量较大（或超标）  B、FLUX中有高沸点成份（经预热后未能充分挥发） 2、工艺 A、预热温度低（FLUX溶剂未完全挥发） B、走板速度快，未达到预热效果。 C、链条倾角不好，锡液与PCB间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠。