波峰焊工藝控制“虛焊”

波峰自動焊接技術，在電子工業中已應用多年，但是對焊點的后期失效仍然是一個令人頭疼的問題，它極大地影響著電子產品的質量和信譽。本文擬根據實踐經驗作初步研究與探討。 所謂“焊點的后期失效”，是指表面上看上去焊點質量尚可，不存在“搭焊”、“半點焊”、“拉尖”、“露銅”等焊接疵點，在車間生產時，裝成的整機并無毛病，但到用戶使用一段時間后，由于焊接不良，導電性能差而產生的故障卻時有發生，是造成早期返修率高的原因之一，這就是“虛焊”。 本人認為其根本原因有如下幾個方面： 1.印制板孔徑與引線線徑配合不當 手插板孔徑與引線線徑的差值，應在0.2—0.3mm。 機插板孔徑與引線線徑的差值，應在0.4—055mm。 如差值過小，則影響插件，如差值過大，就有一定幾率的“虛焊”風險，其后期焊點損壞率如圖1示： 如焊盤偏小，則錫量不足，偏大，則焊點扁平，都會造成焊接面小，導電性能差，只有適當，才會得到質量好的焊點，究其原因，是焊點形成的過程中，引線及焊盤與焊料之間的“潤濕力”“平衡”的結果。 而對于需要通過大電流的焊點，焊盤需大些，經過波峰焊后，還需用錫絲加焊，甚至加鉚釘再加焊，才能得到性能可靠的焊點。 3 元件引線、印制板焊盤可焊性不佳 元件引線的可焊性，用GB 2433.32-85《潤濕力稱量法可焊性試驗方法》所規定的方法測量，其零交時間應不大于1秒，潤濕力的絕對值應不小于理論調濕力的35％。 但是，元器件引線的可焊性，并非都是一致的，參差不齊是正常現象。如CP線不如鍍錫銅線，鍍銀線不如鍍錫線，線徑大的不如線徑小的，接插件不如集成塊，儲存期長的不如儲存期短的等等，管理中稍有疏忽，便會造成危害。對于印制板焊盤的可焊性，必須符合GB l0244-88《電視廣播接收機用印制板規范》1.6條規定的技術條件，即“當……浸焊后，焊料應潤濕導體，即焊料涂層應平滑、光亮，針孔、不潤濕或半潤濕等缺陷的面積不超過覆蓋總面積的5％，并且不集中在一個區域內(或一個焊盤上)”；從另一個角度看，印制板焊盤的可焊性質量水平，也并非都是一致的。因此，在實際生產中，所產生的效果不一致也就不足為奇了。 4 助焊劑助焊性能不佳 對于助焊劑的助焊性能，應符合GB 9491-88所規定的標準，當使用RA型時，擴展率應不小于90％，相對潤濕力應不小于35％，況且，在產生中往往其助焊性能隨著使用時間的延長會逐漸降低甚至失效。因此，助焊劑性能不佳時，很有可能在可焊性能差的元件、焊盤上產生“虛焊”。 5 波峰焊工藝條件控制不當 對于波峰焊工藝條件，一般進行如下兩個方面的控制，根據實際效果來確定適合的工藝參數。 5．1錫鍋溫度與焊接時間的控制 對于不同的波峰焊機，由于其波峰面的寬窄不同，必須調節印制板的傳送速度，使焊接時間大于2.5秒，一般可參考下面關系曲線(見圖2)： 在實際生產中，往往只能評價焊點的外觀質量及疵點率，其焊接強度、導電性能如何就不得而知了，“虛焊”由此而來。 根據王篤誠、車兆華《SMT波峰焊接的工藝研究》，在焊接過程中，焊點金相組織變化經過了以下三個階段的變化： (1)合金層未完整生成，僅是一種半附著性結合，強度很低，導電性差： (2)合金層完整生成，焊點強度高，電導性好； (3)合金層聚集、粗化，脆性相生成，強度降低，導電性下降。 在實際生產中，我們發現，設定不同的錫鍋溫度及焊接時間，并沒定適合的傾斜角，有焊點飽滿、變簿，再焊點飽滿且搭焊點增多直至“拉尖”的現象，因此本人認為，必須控制在當產生較多搭焊利拉尖時，將工藝條件下調至搭焊較少且無拉尖，“虛焊”才能最大限度的控制。 另外，本人認為，該現象除可用金相結構來解釋外，還與“潤濕力”的變化及焊料在不同溫度下的“流動性”有關。 5．2預熱溫度與焊劑比重的控制 控制一定的焊劑比重和預熱溫度，使印制板進入錫鍋時，焊劑中的溶劑揮發得差不多，但又不太干燥，便能最大限度地起到助焊作用，即使零交時間最短，潤濕力最大，如未烘干，則溫度較低、焊接時間延長，通過錫峰的時間不足；如烘得過于，則助焊劑性能降低，甚至附著在引線、焊盤上，起不到去除氧化層的作用；這兩種傾向都極易產生“虛焊”。 根據以上五個方面因素，我們在生產中，對印制板的設計規定了《印制板設計的工藝性要求》企業標準，規定了元器件、印制板可焊性檢驗及存放的管理制度，對助焊劑、錫鉛焊料進行定廠定牌使用，對波峰焊工序嚴格按照工藝文件要求操作，每天定時記錄工藝參數，檢查焊點質量，將產生“虛焊”的諸方面因素壓縮到最低限度。近年來，出廠產品“虛焊”的反映很小，取得了一定的經濟效益。 隨著生產技術的發展，自動插件引線打彎及兩次焊工藝，使焊接質量有了相當的提高，但仍離不開上述諸方面因素。因此，控制“虛焊”仍然必須從印制板的設計、元器件、印制板、助焊劑等焊接用料的質量管理，波峰焊工藝管理諸方面進行綜合控制，才能盡可能地減少“虛焊”，提高電子產品的可靠性。