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  波峰焊工藝研究——控制“虛焊”  
  2008-9-28 14:17:43 來源: 華邦技術部 D檔級  
     
    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”。
    華邦技術部經過反復研究實驗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。
    2. 后期焊點損壞率
   
    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,F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,可以對印制板的設計規定《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,華邦出廠的波峰焊,客戶“虛焊”的反映很小,為客戶取得了很好的經濟效益。
    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。
   
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