波峰焊工艺研究

波峰焊工艺研究——试论控制“虚焊”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。本文拟根据实践经验作初步研究与探讨。所谓“焊点的后期失效”，是指表面上看上去焊点质量尚可，不存在“搭焊”、“半点焊”、“拉尖波峰自动焊接技术，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。本文拟根据实践经验作初步研究与探讨。所谓“焊点的后期失效”，是指表面上看上去焊点质量尚可，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”。本人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0.2—0.3mm。机插板孔径与引线线径的差值，应在0.4—055mm。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，其后期焊点损坏率如图1示：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。2.元件引线、印制板焊盘可焊性不佳元件引线的可焊性，用GB2433.32-85《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GBl0244-88《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。3.助焊剂助焊性能不佳对于助焊剂的助焊性能，应符合GB9491-88所规定的标准，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”。4.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。5.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，一般可参考下面关系曲线在实际生产中，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。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。6.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”。根据以上五个方面因素，我们在生产中，对印制板的设计规定了《印制板设计的工艺性要求》企业标准，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。近年来，出厂产品“虚焊”的反映很小，取得了一定的经济效益。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。