电子焊接工艺技术焊接工艺培训课件

电子焊接工艺技术主要内容焊接基本原理焊接材料手工焊波峰焊回流焊电子焊接工艺新进展不良焊点分析说明焊锡作业安全防范一、焊接基本原理焊接的三个理化过程：1.润湿2.扩散3.合金化Cu6Sn5，Cu3Sn1.1润湿角解析0o<<90o,意味着液体能够润湿固体；90o<<180o,则液体不能润湿固体。qslgslssgs1.2焊接过程－扩散溶解

母材向液态钎料的扩散溶解G 单位面积内母材的溶解量；ry

液态钎料的密度；Cy 母材在液态钎料中的极限溶解度；Vy

液态钎料的体积；S

液-固相的接触面积；a 母材的原子在液态钎料中的溶解系数；t 接触时间。溶解量计算公式1.3焊接过程－－合金化

界面处金属间化合物的形成1.4不良焊接－图例

焊接不良即润湿角大于90o，和/或铺展界面存在缺陷。主要原因有两点：(1)母材表面的氧化物未被钎剂去除干净，使得钎料难以在这种表面上铺展。(2)焊料本已良好润湿母材，但由于工艺不当，使得母材表面的金属镀层完全溶解到液态钎料中，或是形成了连续的化合物相，使已经铺展开的液态钎料回缩，接触角增大。1.5良好焊接－图例元器件引线焊接良好即意味着钎料在其表面润湿良好，润湿角小于90o。2.1焊接材料－铅锡焊料铅锡焊料的特性1.锡铅比例2.熔点3.机械性能（抗拉强度与剪切强度）4.表面张力与粘度（Sn－BSPb－SB）2.2焊接材料－铅锡焊料焊料的杂质含量及其影响2-3焊接材料－助焊剂1.助焊剂的作用2.3.1助焊剂－作用

固体金属最外层表面是一层0.2~0.3nm的气体吸附层。接下来是一层3~4nm厚的氧化膜层。所谓氧化膜层并不是单纯的氧化物，而是由氧化物的水合物、氢氧化物、碱式碳酸盐等组成。在氧化膜层之下是一层1~10μm厚的变形层，这是由于压力加工所形成的晶粒变形结构，与氧化膜之间还有1~2μm厚的微晶组织。助焊剂要去除的对象——母材金属表面的氧化膜固体金属的表面结构2-4焊接材料－助焊剂助焊剂应具备的性能2.5无铅焊锡制程焊锡成份锡银铜比例

Sn/Ag/Cu（96.5：3.0：0.5）无铅与有铅焊锡参数差异分析3-2手工烙铁焊－工具选择3.2手工烙铁焊－工具特性烙铁头的特性1.温度2.形状3.耐腐蚀性3.1烙铁头形状1.普通与控温差别2.无铅与有铅差别3.2手工烙铁焊－焊锡丝选择3-2手工烙铁焊－方法1.焊前准备2.焊接步骤3.焊接要领3-2手工烙铁焊－方法4.1波峰焊－工艺步骤工艺主要步骤-11.涂覆助焊剂溶解焊盘与引线脚表面的氧化膜，并覆盖在其表面防止其再度氧化；降低熔融焊料的表面张力，使润湿性明显提高。4.1波峰焊－工艺步骤2.预热90~120℃3.焊接245±5℃3～5S挥发助焊剂中的溶剂活化助焊剂，增加助焊能力减少高温对被焊母材的热冲击减少锡槽的温度损失4.2波峰焊－工艺参数的设定1.助焊剂比重（保持恒定0.795-0.805）2.预热温度（90～110℃，调温或调速）3.焊接温度（245±5℃）4.焊接时间（3～5S）5.波峰高度（2/3Board）6.传送角度(5~7°)4.2波峰焊－参数的影响高度与角度4.2波峰焊－焊后补焊补焊内容1.插件高度与斜度2.漏焊、假焊、连焊3.漏插4.引脚长度4.2.1插件高度与斜度的规定4.3波峰焊设备－波峰焊机波峰焊机4.3波峰焊设备－助焊剂涂覆装置4.3.1波峰焊设备－部件预热器强迫对流式（热风）石英灯加热（短红外）热棒（板）加热（长红外）4.3.1波峰焊设备－部件

波峰发生器4.3.1.1波峰的形状4.3.1波峰焊设备－部件传输机构1.夹持印刷电路板的宽度能够调整,以满足不同尺寸类型的印刷电路板的需求.2.运行必需平稳,在运行中能维持一个恒定的速度3.为满足产量及最佳焊接时间的需要,传输速度一般要求在0.25~3m/min范围内可无级调速4.印刷电路板通过波峰时有微小的仰角,其角度一般要求在4~9°范围内可调整5.再流焊再流焊类型：1.对流红外再流焊2.热板红外再流焊3.气相再流焊（VPS）4.激光再流焊5.1再流焊－工艺参数1.温度曲线的确定原则；2.实际温度曲线的确定；3.温度曲线的测定方法5.1.1再流过程－温度曲线的确定原则(1)预热区(加热通道的25-33%)。钎料膏中的溶剂开始蒸发。温度上升必须慢(2-5oC/秒)，以防止沸腾和飞溅形成小锡珠，同时避免过大热应力。(2)活性区(33-50%,120-150oC)。使PCB均温。同时助焊剂开始活跃，化学清洗行动开始。(3)和(4)再流区(205-230oC)。锡料膏中的金属颗粒熔化，在液态表面张力作用下形成焊点表面。(5)冷却区。焊点强度会随冷却速率增加而稍微增加，但太快将导致过大热应力(应小于5oC/秒)。焊锡膏的再流过程5.1.2再流过程－实际温度曲线的测定优化的再流温度曲线是SMT组装中得到优质焊点的最重要因素之一。再流温度曲线的影响参数中最主要的是传送带速度和每个加热区的温度。设定再流温度曲线的辅助工具：温度曲线仪、热电偶、焊锡膏参数。5.2.1再流温度曲线参数及其影响5.2焊锡膏的再流过程及工艺参数的影响图预热不足或过多的再流温度曲线主要焊锡不良分析及处理方法假焊是指因零件脚或基板表面被氧化或有杂质以及焊锡温度设置不当作业动作不当等原因表面看OK之焊点，其实零件脚与铜箔周围的焊锡并未紧密接合而是呈分离状态，有的是铜箔上之锡与锡带分离，或者是锡与锡带因温度设置不当而造成粘合不够和焊锡的抗、张力度下降等现象。原因分析：A零件脚或基板不清洁

B焊锡温度设置不当

C作业条作及动作不当处理方法：A清除冷焊，包焊，半边焊，锡裂等现象。

B.补焊.主要焊锡不良分析及处理方法冷焊：是指焊点表面不平，整个锡面成暗灰色，并伴有粗纹的外观﹔巖重时焊点表面会有细紁或断裂的情况发生。

原因分析：A锡炉输送带轨道的皮带振动﹔

B机械轴承或马达转动不平衡：

C抽风设备或电风扇太强，造成凝固不够：

D锡炉温度设置不当，PCB流过输送轨道出口，锡还未干（主要针对自动焊锡。

E焊锡人员的作业疏失：如丢扔作业。处理方法：A.靓范作业动作，改善生产条件，合理设置焊锡温度：

B.补焊主要焊锡不良原因及处理方法包焊：是指焊点四周被过多的锡包复而看不清零件脚的棱角，严重时更不能断定其是否为标准焊点，整个锡点呈圆凸状.A允收极限：焊点上限，但溶锡流动佳且连接处仍然是良好的吃锡。B导线与端子间锡多而呈凸状，焊锡部分的导线外形无法被辨别。原因分析：加锡过多或锡炉设定条件不当。

A过锡的深度不正确，或补焊加锡不当，

B预热或锡温不足

C助焊剂活性与比例的选择不当，

DPCB及零件焊锡性不良（有杂质附着）

E不适合油脂物夹混在焊锡流程

F锡的成分不标准或已经被污染。处理方法：当发现包焊时，最有效的排除方法是再进一次焊锡，但必须让PCB静置4-6小时，让PCB的树脂结构恢复强度，若太快过两次锡，则会造成热损壤，如引起铜箔翘等主要焊锡不良分析及处理方法锡裂:是指焊点接合出现裂痕现象，锡裂现象主要发生在焊点顶部与零件脚接合处。原因分析：剪脚动作不当或拿取基板动作不当。处理方法：A.规范作业动作;

B.予以补焊主要焊锡不良分析及处理方法锡尖---冰柱：是因为当熔融锡接觰补焊物时，因温度大量流失而急速冷欲来不及达到润焊的目的，而拉成尖锐如冰柱之形状原因分析：冰柱发生在锡液焊接，浸锡焊接及平焊的流程，发生点包括焊点，焊接面，零部件，甚至也发生在浸锡的设备或工具，它主要是因为烙铁加温不够或烙铁使用方式不对或锡炉设定条件偏离。处理方法：

A手焊

B锡液焊及浸锡焊接

主要焊锡不良分析及处理方法

锡桥---架桥：是指PCB表面焊点与焊点的相连，多为两零件脚顶部产生锡尖原因分析：吃锡过剩或锡炉设定条件偏离。处理方法：A调整锡炉设定条件

B补焊作业主要焊锡不良分析及处理方法焊点不完整:焊点不完整是指焊锡没达到OK状态而出现吹气孔，锡淍，半边焊，焊孔锡不足，贯穿孔壁涧焊不良等现象（如下面系列）

A锡洞（吹气孔）锡带上有气孔，凹陷且角度超过零件脚面积90度以上（四分之一）原因分析：A锡炉设定条件偏离。

B焊盘不匹配

C零件脚氧化或有稚质附着。

D松香或焊锡成份有稚质

B.半边焊零件脚吃锡面积未满270度（四分之三）（焊锡面）原因分析：作业动作不当，温度设备不合适，

C.锡薄焊点面积有四分之一以上或焊点角度太小未成光滑有凹面曲线的焊点A端子与垫片不能被焊锡所连接B零件脚与垫片间吃锡太少:锡面涵盖垫片与零件面积小于270度原因分析：锡炉设定条件偏离或焊盘不匹配，加锡过少主要焊锡不良分析及处理方法焊孔吃锡不足原因分析：a.零件及PCB本身的焊锡性不良.b.惯穿孔里面不干净.c.防焊油流入贯穿孔内或沾到铜箔表面（单层板）.

d.锡液不稳定或输送带振动.e.加锡过少.E.贯穿孔润焊不良指PCB焊接进程中,锡没有完全润焊到孔壁顶端,此情形只发生在双重和多重PCB上.a.孔壁内未形成均匀润焊b.锡面吃锡状况良好,零件面吃锡较少且未填满锡孔厚度.贯穿孔润焊不良原因分析：除了对完成机器及材料的检查（如温度,速度.助焊剂,铅锡合金等）在确定问题不是来自机器及材料时,主要考良以下方面.a.焊孔锡不足a)贯穿孔里面不干净;b)防焊油墨流入贯穿孔内或沾到铜箔表面（单层板）c)锡液不稳定或输送带振动.b.贯穿孔壁润焊不良a)零件及PCB本身的焊锡性不良b)贯穿孔受到污染c)贯穿孔壁有断裂或有杂物残留d)防焊油墨流入贯穿孔内e)助焊剂因过度受热而没有活性主要焊锡不良分析及处理方法主要焊锡不良分析及处理方法注：当问题重复发生在某些特定的零件时,可能是当初的设计没有考虑热平衡问题,即PCB焊点的温度分布不均衡所导致.从这个观点中可以了解多层板更须要特别热处理,热量尤其要传达到贯穿孔顶底.至于贯穿孔的位置高度。各厂视产品的要求,应该要有自己的标准.以双层板言,贯穿孔顶点的锡位高度可以允许25%的下落（以PCB的厚度国标准但虽然下落25%,其贯穿孔壁四周必须完全润焊才算通过,若以多层板而言很多厂商则规定,贯穿孔必须完全补满才可).主要焊锡不良分析及处理方法分层锡点1）概念：焊点不够光滑,有多层掐皱.2）原因分析：烙铁加温不够,不足以全面熔化锡或未完全溶化就加锡.

倒脚1）概念：焊点上缘的零件脚未与基板垂直,切脚后零件残留余脚未完全切断或有明显毛边.2)原因分析：a.切脚机刀处磨损或设定高度不够.

b.拿取基板动作不当.翘皮1）概念：因铅箔线路未与基板相互紧密附着而形成相互分离.

a.线路端点,垫片从底材剥离

b.线路从底材剥离.2）原因分析：a不正确的剪脚动作.b.烙铁加温太久或烙铁使用瓦数太大.

c.材料异常.注：无论锡孔有无电镀,其孔区内周围360度边缘翘皮不可超过0.13mm.锡珠（solderballs)1)概念：锡珠（solderwebbing),焊锡时因为锡本身的内聚力之因素,使这些锡颗粒之外观呈现球状,它们通常随着助剂固化的过程附着在接物上,如PCB表面,有时也会埋藏在PCB塑胶物表面如防焊墨或印刷油墨,因为这些油墨过锡时会有一段软化过程,也容易沾珠.

大部分锡珠的产生都是焊锡过程中,未干的助焊剂挥发助焊剂含量过高,当瞬间接触高温的熔融锡时,气体体积大量膨胀造成的爆发,爆发的同时,锡就能喷出,而形成锡珠.主要焊锡不良分析及处理方法锡珠（锡球）2）原因分析：

a.被焊物预热不够,导致表面的助焊剂未干.b.助焊剂的配方中含水量过高.c.PCB中不良的贯穿孔。

d.工厂环境温度过高,锡炉设定条件偏离。3）处理方法a.满装的助焊剂桶（200L或20L）,暴露在雨中时,水气会聚集在开口周围,当温度变化时,会把水气从松动的开口处收入桶内,所以有遮除的仓库及随时检查助焊剂桶的开口是否紧闭,对助焊剂的储存是很重要的.b.在发泡过程中,空气压缩机会夹带大量的水气及油污进入发,所以加装水过滤器,随时保养检查是必要的工作.c.制造流程中要注意是否有湿的零件或工具参与其中,要尽量避免.d.使用气刀作业,除了帮忙预热之不足外,更可预防夹具夹带水份回来,而污染发泡槽.注意：锡球是焊锡过程中任何时间都可能发生的缺点,造成信赖度严重的伤害,为了避免它,预防是唯一可靠的方法.主要焊锡不良分析及处理方法锡渣（SOLDER

IMPVDITIES）1）概念：完全独立的松浮锡层形呈不规则状2）原因分析：a.焊锡物质及基板有杂质

b.补焊动作不当.主要焊锡不良分析及处理方法锡和零件的短路（solderandcomponentshortcircuits)短路（shortcircuit)通常科称”short，有些短路是发生在PCB防焊油墨包复下的线路.或发生在零件相互接触,这些现象形成的短路与架桥混为一谈.发生短路时,PCB本身的电功能是绝对不能动作的,此时,可以用各种自动测试仪器检测,并加以矫正.但PCB若是因为温度化生变化,振动或冲击而有间歇性的短路发生时,就很难准确的检测其位置,当碰这类间歇性的短路的情况时,可以根据以下不同的情况来进行分析与检查.1)短路发生在防焊油墨包覆下的线路.此现象主要是PCB底层线路作镀锡或喷锡加工时,镀锡过厚,因为镀锡板过锡时,有此镀锡会再次破250℃的熔锡所熔化,而四处动（REFLOW）,大部分是流到底部,当镀锡被溶化的瞬间,PCB本身的材质及防焊油墨会产生很大的张力,导致溶融状态产生移动,这瞬间的强力推挤,常会把锡挤到邻近金属线路上,而造成短路,这种情况经常发生在线路没到很近的双层板或SMT板.解决的办法：A.PCB镀锡或喷锡作业时,尽量减少锡的厚度,这种方法可以降低防焊油墨包覆下锡的含量,B.PCB线路设计时,昼量拉开线路.C.新包覆防焊油墨,这是标准的处理方法.2)短路发生在零件与零件之间这是设计问题或加工程序不良所导致主要焊锡不良分析及处理方法A.设计问题.露出线路太靠近焊点顶端金属零件或脚线（LEAD

WIRE）太靠近露出的线路零件或脚线本身互相接触B.加工程序锡波振动太严重.焊锡时产生锡的气爆（OUT

GSSSING）锡膏作业（IR

REFLOW）或锡波作业（SOLDER

WAVE）产生锡珠.主要焊锡不良分析及处理方法焊锡作业的安全防范工作从焊锡的物质条件及其环境因素一讲中我们已经知道,由于焊锡作业是在高温条件下进