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焊錫技術之提高波峰焊質量的方法及效果

文章出處： admin發布時間： 2012年3月17日人氣 6618

（主題：提高波峰焊質量的方法｜提高波峰質量的技巧｜焊錫技術之提高波峰焊質量的方法及效果）

    分別從焊接前的質量控制、生產工藝材料及工藝參數這三個方面探討了提高波峰焊質量的有效方法。
    關鍵詞波峰焊；焊盤設計；印制電路板；助焊劑；焊料
    插件元件與表面貼裝元件同時組裝于電路基板的混裝工藝仍是當前電子產品中采用最普遍的一種組裝形式，SMT混裝波峰焊技術對工藝參數的要求是相當苛刻。焊接工藝參數選擇不當，不但影響焊接質量，而且還會出現橋接、虛焊等焊接缺陷，嚴重影響焊接質量。下面將就一些提高波峰焊質量的方法和措施做些討論。
    焊接前對印制板質量及元件的控制焊盤設計設計插件元件焊盤時，焊盤大小尺寸設計應合適。焊盤太大，焊料鋪展面積較大，形成的焊點不飽滿，而較小的焊盤銅箔表面張力太小，形成的焊點為不浸潤焊點。孔徑與元件線的配合間隙太大，容易虛焊，當孔徑比引線寬0.05~0.2mm,焊盤直徑的2~2.5倍時，是焊接比較理想的條件。在設計貼片元件焊盤時，應考慮以下幾點：
    ·為了盡量去除“陰影效應”，SMD的焊端或引腳應正著錫流的方向，以利于與錫流的接觸，減少虛焊和漏焊。
    ·波峰焊接不適于細間距QFP、PLCC、BGA和小間距SOP器件焊接，也就是說在要波峰焊接的這一面盡量不要布置這類元件。
    ·較小的元件不應排在較大元件后，以免較大元件妨礙錫流與較小元件的焊盤接觸，造成漏焊。PCB平整度控制波峰焊接對印制板的平整度要求很高，一般要求翹曲度要小于0.5mm要做平整處理。尤其是某些印制板厚度只有1.5mm左右，其翹曲度要求就更高，否則無法保證焊接質量。
    1.3妥善保存印制板及元件，盡量縮短儲存周期在焊接中，無塵埃、油脂、氧化物的銅箔及元件引線有利于形成合格的焊點，因此印制板及元件應保存在干燥、清潔的環境下，并且盡量縮短儲存周期。對于放置時間較長的印制板，其表面一般要做清潔處理，這樣可提高可焊性，減少虛焊和橋接，對表面有一定程度氧化的元件引腳，應先除去其表面氧化層。
    生產工藝材料的質量控制在波峰焊接中，使用的生產工藝材料有：助焊劑和焊料。
    分別討論如下：
    2.1助焊劑質量控制助焊劑在焊接質量的控制上舉足輕重，其作用是：
    （1）除去焊接表面的氧化物；
    （2）防止焊接時焊料和焊接表面再氧化；
    （3）降低焊料的表面張力；
    （4）有助于熱量傳遞到焊接區。目前，波峰焊接所采用的多為免清洗助焊劑。選擇助焊劑時有以下要求：
    （1）熔點比焊料低；
    （2）浸潤擴散速度比熔化焊料塊；
    （3）粘度和比重比焊料小；
    （4）在常溫下貯存穩定。
    2.2焊料的質量控制錫鉛焊料在高溫下（2500C）不斷氧化，使錫鍋中錫-鉛焊料含錫量不斷下降，偏離共晶點，導致流動性差，出現連焊、虛焊、焊點強度不夠等質量問題。可采用以下幾個方法來解決這個問題：
    ①添加氧化還原劑，使已氧化的SnO還原為Sn，減小錫渣的產生。
    ②不斷除去浮渣。
    ③每次焊接前添加一定量的錫。
    ④采用含抗氧化磷的焊料。
    ⑤采用氮氣保護，讓氮氣把焊料與空氣隔絕開來，取代普通氣體，這樣就避免了浮渣的產生。這種方法要求對設備改型，并提供氮氣。目前最好的方法是在氮氣保護的氛圍下使用含磷的焊料，可將浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少、工藝控制最佳。
    焊接過程中的工藝參數控制
    3.1預熱溫度的控制
    預熱的作用：
    ①使助焊劑中的溶劑充分發揮，以免印制板通過焊錫時，影響印制板的潤濕和焊點的形成；
    ②便印制板在焊接前達到一定溫度，以免受到熱沖擊產生翹曲變形。根據我們的經驗，一般預熱溫度控制在180-2100C，預熱時間1-3分鐘。
    3.2焊接軌道傾角
    軌道傾角對焊接效果影響較為明顯，特別是在焊接高密度SMT器件時更是如此。當傾角太小時，較易出現橋接，特別是焊接中，SMT器件的“遮蔽區”更易出現橋接；而傾角過大，雖然有利于橋接的消除，但焊點吃錫量太小，容易產生虛焊。軌道角應控制在50-70之間。
    3.3波峰高度
    波峰的高度會因焊接工作時間的推移而有一些變化，應在焊接過程中進行適當的修正，以保證理想高度進行焊接波峰高度，以壓錫深度為PCB厚度1/2-1/3為準。
    3.4焊接溫度
    焊接溫度是影響焊接質量的一個重要的工藝參數，焊接溫度過低，焊料的擴展率、潤濕性變差，使焊盤或元器件焊端由于不能充分的潤濕，從而產生虛焊、拉尖、橋接等缺陷；焊接溫度過高時，則加速了焊盤、元器件引腳及焊料的氧化，易產生虛焊。焊接溫度應控制在250+50C。
    常見焊接缺陷及排除
    影響焊接質量的因素是很多，下表列出的是一些常見缺陷及排除方法，以供參考。
    缺陷產生原因解決方法焊點不全助焊劑噴涂量不足預熱不好傳送速度過快波峰不平元件氧化焊盤氧化焊錫有較多浮渣加大助焊劑噴涂量提高好預熱溫度、延長預熱時間降低傳送速度穩定波峰除去元件氧化層或更換元件更換PCB除去浮渣橋接焊接溫度過高焊接時間過長軌道傾角太小降低焊接溫度減少焊接時間提高軌道傾角焊錫沖上印制板印制板壓錫深度太深波峰高度太高印制板翹曲降低壓錫深度降低波峰高度整平或采用框架固定
    結束語
    波峰焊接是一項很精細工作，影響焊接質量的因素很多，還需我們更深一步地研究和討論，以期提高波峰焊的焊接質量。

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