波(bo)峰焊焊(han)接工藝(yi)問題分(fen)析-(虛焊(han))

    波峰(feng)自動焊(han)接技術(shu)，在電子(zi)工業中(zhong)已應用(yong)多年，但(dan)是對焊(han)點的後(hou)期失效(xiao)仍然是(shi)一個令(ling)人頭疼(teng)的問題(ti)，它極大(da)地影響(xiang)着電子(zi)産品的(de)質量和(he)信譽。

本(ben)文拟根(gen)據實踐(jian)經驗作(zuo)初步研(yan)究與探(tan)讨。

所謂(wei)“焊點的(de)後期失(shi)效”，是指(zhi)表面上(shang)看上去(qu)焊點質(zhi)量尚可(ke)，不存在(zai)“搭焊”、“半(ban)點焊”、“拉(la)尖”、“露銅(tong)”等焊接(jie)疵點，在(zai)車間生(sheng)産時，裝(zhuang)成的整(zheng)機并無(wu)毛病，但(dan)到用戶(hu)使用一(yi)段時間(jian)後，由于(yu)焊接不(bu)良，導電(dian)性能差(cha)而産生(sheng)的故障(zhang)卻時有(you)發生，是(shi)造成早(zao)期返修(xiu)率高的(de)原因之(zhi)一，這就(jiu)是“虛焊(han)”。

經過反(fan)複研究(jiu)實驗認(ren)爲其根(gen)本原因(yin)有如下(xia)幾個方(fang)面：

1. 印制(zhi)闆孔徑(jing)與引線(xian)線徑配(pei)合不當(dang)
手插闆(pan)孔徑與(yu)引線線(xian)徑的差(cha)值，應在(zai)0.2—0.3mm。 機插闆(pan)孔徑與(yu)引線線(xian)徑的差(cha)值，應在(zai)0.4—055mm。 如差值(zhi)過小，則(ze)影響插(cha)件，如差(cha)值過大(da)，就有一(yi)定幾率(lü)的“虛焊(han)”風險。

2. 後(hou)期焊點(dian)損壞率(lü)
如焊盤(pan)偏小，則(ze)錫量不(bu)足，偏大(da)，則焊點(dian)扁平，都(dou)會造成(cheng)焊接面(mian)小，導電(dian)性能差(cha)，隻有适(shi)當，才會(hui)得到質(zhi)量好的(de)焊點，究(jiu)其原因(yin)，是焊點(dian)形成的(de)過程中(zhong)，引線及(ji)焊盤與(yu)焊料之(zhi)間的“潤(run)濕力”“平(ping)衡”的結(jie)果。
而對(dui)于需要(yao)通過大(da)電流的(de)焊點，焊(han)盤需大(da)些，經過(guo)波峰焊(han)後，還需(xu)用錫絲(si)加焊，甚(shen)至加鉚(mao)釘再加(jia)焊，才能(neng)得到性(xing)能可靠(kao)的焊點(dian)。

3. 元件引(yin)線、印制(zhi)闆焊盤(pan)可焊性(xing)不佳
元(yuan)件引線(xian)的可焊(han)性，用GB 2433.32-85《潤(run)濕力稱(cheng)量法可(ke)焊性試(shi)驗方法(fa)》所規定(ding)的方法(fa)測量，其(qi)零交時(shi)間應不(bu)大于1秒(miao)，潤濕力(li)的絕對(dui)值應不(bu)小于理(li)論調濕(shi)力的35％。 但(dan)是，元器(qi)件引線(xian)的可焊(han)性，并非(fei)都是一(yi)緻的，參(can)差不齊(qi)是正常(chang)現象。
如(ru)CP線不如(ru)鍍錫銅(tong)線，鍍銀(yin)線不如(ru)鍍錫線(xian)，線徑大(da)的不如(ru)線徑小(xiao)的，接插(cha)件不如(ru)集成塊(kuai)，儲存期(qi)長的不(bu)如儲存(cun)期短的(de)等等，管(guan)理中稍(shao)有疏忽(hu)，便會造(zao)成危害(hai)。對于印(yin)制闆焊(han)盤的可(ke)焊性，必(bi)須符合(he)GB l0244-88中1.6條規(gui)定的技(ji)術條件(jian)，即“當……浸(jin)焊後，焊(han)料應潤(run)濕導體(ti)，即焊料(liao)塗層應(ying)平滑、光(guang)亮，針孔(kong)、不潤濕(shi)或半潤(run)濕等缺(que)陷的面(mian)積不超(chao)過覆蓋(gai)總面積(ji)的5％，并且(qie)不集中(zhong)在一個(ge)區域内(nei)(或一個(ge)焊盤上(shang))”；從另一(yi)個角度(du)看，印制(zhi)闆焊盤(pan)的可焊(han)性質量(liang)水平，也(ye)并非都(dou)是一緻(zhi)的。因此(ci)，在實際(ji)生産中(zhong)，所産生(sheng)的效果(guo)不一緻(zhi)也就不(bu)足爲奇(qi)了。

4. 助焊(han)劑助焊(han)性能不(bu)佳
對于(yu)助焊劑(ji)的助焊(han)性能，應(ying)符合GB 9491-88所(suo)規定的(de)标準，當(dang)使用RA型(xing)時，擴展(zhan)率應不(bu)小于90％，相(xiang)對潤濕(shi)力應不(bu)小于35％，況(kuang)且，在産(chan)生中往(wang)往其助(zhu)焊性能(neng)随着使(shi)用時間(jian)的延長(zhang)會逐漸(jian)降低甚(shen)至失效(xiao)。因此，助(zhu)焊劑性(xing)能不佳(jia)時，很有(you)可能在(zai)可焊性(xing)能差的(de)元件、焊(han)盤上産(chan)生“虛焊(han)”。

5. 波峰焊(han)工藝條(tiao)件控制(zhi)不當
對(dui)于波峰(feng)焊工藝(yi)條件，一(yi)般進行(hang)如下兩(liang)個方面(mian)的控制(zhi)，根據實(shi)際效果(guo)來确定(ding)适合的(de)工藝參(can)數。

5．1錫鍋(guo)溫度與(yu)焊接時(shi)間的控(kong)制 對于(yu)不同的(de)波峰焊(han)機，由于(yu)其波峰(feng)面的寬(kuan)窄不同(tong)，必須調(diao)節印制(zhi)闆的傳(chuan)送速度(du)，使焊接(jie)時間大(da)于2.5秒，一(yi)般可參(can)考關系(xi)曲線， 在(zai)實際生(sheng)産中，往(wang)往隻能(neng)評價焊(han)點的外(wai)觀質量(liang)及疵點(dian)率，其焊(han)接強度(du)、導電性(xing)能如何(he)就不得(de)而知了(le)，“虛焊”由(you)此而來(lai)。

在焊接(jie)過程中(zhong)，焊點金(jin)相組織(zhi)變化經(jing)過了以(yi)下三個(ge)階段的(de)變化：
(1)合(he)金層未(wei)完整生(sheng)成，僅是(shi)一種半(ban)附着性(xing)結合，強(qiang)度很低(di)，導電性(xing)差：
(2)合金(jin)層完整(zheng)生成，焊(han)點強度(du)高，電導(dao)性好；
(3)合(he)金層聚(ju)集、粗化(hua)，脆性相(xiang)生成，強(qiang)度降低(di)，導電性(xing)下降。

在(zai)實際生(sheng)産中，我(wo)們發現(xian)，設定不(bu)同的錫(xi)鍋溫度(du)及焊接(jie)時間，并(bing)沒定适(shi)合的傾(qing)斜角，有(you)焊點飽(bao)滿、變簿(bu)，再焊點(dian)飽滿且(qie)搭焊點(dian)增多直(zhi)至“拉尖(jian)”的現象(xiang)，因此本(ben)人認爲(wei)，必須控(kong)制在當(dang)産生較(jiao)多搭焊(han)利拉尖(jian)時，将工(gong)藝條件(jian)下調至(zhi)搭焊較(jiao)少且無(wu)拉尖，“虛(xu)焊”才能(neng)最大限(xian)度的控(kong)制。
該現(xian)象除可(ke)用金相(xiang)結構來(lai)解釋外(wai)，還與“潤(run)濕力”的(de)變化及(ji)焊料在(zai)不同溫(wen)度下的(de)“流動性(xing)”有關。

5．2預(yu)熱溫度(du)與焊劑(ji)比重的(de)控制

控(kong)制一定(ding)的焊劑(ji)比重和(he)預熱溫(wen)度，使印(yin)制闆進(jin)入錫鍋(guo)時，焊劑(ji)中的溶(rong)劑揮發(fa)得差不(bu)多，但又(you)不太幹(gan)燥，便能(neng)最大限(xian)度地起(qi)到助焊(han)作用，即(ji)使零交(jiao)時間最(zui)短，潤濕(shi)力最大(da)，如未烘(hong)幹，則溫(wen)度較低(di)、焊接時(shi)間延長(zhang)，通過錫(xi)峰的時(shi)間不足(zu)；如烘得(de)過幹，則(ze)助焊劑(ji)性能降(jiang)低，甚至(zhi)附着在(zai)引線、焊(han)盤上，起(qi)不到去(qu)除氧化(hua)層的作(zuo)用；這兩(liang)種傾向(xiang)都極易(yi)産生“虛(xu)焊”。 

根據(ju)以上五(wu)個方面(mian)因素，我(wo)們在生(sheng)産中，可(ke)以對印(yin)制闆的(de)設計規(gui)定《印制(zhi)闆設計(ji)的工藝(yi)性要求(qiu)》企業标(biao)準，規定(ding)了元器(qi)件、印制(zhi)闆可焊(han)性檢驗(yan)及存放(fang)的管理(li)制度，對(dui)助焊劑(ji)、錫鉛焊(han)料進行(hang)定廠定(ding)牌使用(yong)，對波峰(feng)焊工序(xu)嚴格按(an)照工藝(yi)文件要(yao)求操作(zuo)，每天定(ding)時記錄(lu)工藝參(can)數，檢查(cha)焊點質(zhi)量，将産(chan)生“虛焊(han)”的諸方(fang)面因素(su)壓縮到(dao)最低限(xian)度。
随着(zhe)生産技(ji)術的發(fa)展，自動(dong)插件引(yin)線打彎(wan)及兩次(ci)焊工藝(yi)，使焊接(jie)質量有(you)了相當(dang)的提高(gao)，但仍離(li)不開上(shang)述諸方(fang)面因素(su)。
因此，控(kong)制“虛焊(han)”仍然必(bi)須從印(yin)制闆的(de)設計、元(yuan)器件、印(yin)制闆、助(zhu)焊劑等(deng)焊接用(yong)料的質(zhi)量管理(li)，波峰焊(han)工藝管(guan)理諸方(fang)面進行(hang)綜合控(kong)制，才能(neng)盡可能(neng)地減少(shao)“虛焊”，提(ti)高電子(zi)産品的(de)可靠性(xing)。

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