波峰焊接缺陷分析

1.沾锡不良或局部沾锡不良

沾锡不良即在焊点上只有部分沾锡,是不可接受的缺点。局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡,无法形成饱满的焊点。产生原因及改善方式如下:

(1)在印刷阻焊剂时沾上的外界污染物,如油、脂、蜡等。去除方法通常可用溶剂清洗。

(2)氧化。常因储存状况不良或在基板制造过程中发生氧化,且助焊剂无法完全去除,会造成沾锡不良,解决方法是过两次锡。

(3)助焊剂涂敷方式不正确,或发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀,使基板部分没有沾到助焊剂。解决方法是调整助焊剂涂敷质量。

(4)浸锡时间不足。焊接一般需要足够的时间对焊盘湿润,总时间约3 s。

(5)锡温不足。焊接一般需要足够的温度对焊盘湿润,焊锡温度应高于熔点温度50～80 ℃。

2.冷焊或焊点不亮

即焊点看似碎裂、不平。大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,因此要注意锡炉输送是否有异常振动。

3.焊点破裂

焊点破裂通常是由于焊锡、基板、导通孔及零件脚之间膨胀系数不一致造成的,应在基板材质、零件材料及设计上去改善。

4.焊点锡量太大

通常在评定一个焊点,希望是又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助。产生的原因可能为:

(1)锡炉输送角度不正确,会造成焊点过大,一般角度越大,沾锡越薄;角度越小,沾锡越厚。

(2)焊接温度和时间设置不够正确,一般略微提高锡槽温度,或加长焊锡时间,可使多余的锡再回流到锡槽。

(3)预热温度设置不正确,一般提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,增加助焊效果。

(4)助焊剂比重有问题,通常比重越高吃锡越厚,也越易短路;比重越低吃锡越薄,但越易造成锡桥、锡尖。

5.锡尖(冰柱)

锡尖是指在元器件引脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡,通常发生在通孔安装元器件的焊接过程中。产生的原因和解决方法为:

(1)基板的可焊性差,通常伴随着沾锡不良。此问题应从基板可焊性方面去考虑,可试着提升助焊剂比重来改善。

(2)基板上焊盘面积过大。可用阻焊漆线将焊盘分隔来改善,原则上用阻焊漆线将大焊盘分隔成5 mm×10 mm 区块。

(3)锡槽温度不足或沾锡时间太短。可用提高锡槽温度、加长焊锡时间来改善。

(4)冷却风的角度不对、不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速冷却,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽。

6.白色残留物

在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响性能,但客户不接受。产生的原因和解决办法为:

(1)助焊剂通常是此问题的主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清洗时产生白斑,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,他们较专业。

(2)基板制作过程中残留杂质或所使用的溶剂使基板材质变化,通常是某一批量单独产生,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗,建议印制电路板储存时间越短越好。

(3)使用的助焊剂与基板氧化保护层不兼容,发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时,应请供货商协助解决。

(4)助焊剂使用过久老化,暴露在空气中因吸收水汽而劣化,建议更新助焊剂(通常发泡式助焊剂应每周更新,浸泡式助焊剂每两周更新,喷雾式助焊剂每月更新)。

(5)清洗基板的溶剂水分含量过高,从而降低清洗能力并产生白斑,应更新溶剂。

(6)若在元器件引脚及其他器件的金属上,尤其是含铅成分较多的金属上有白色腐蚀物,原因可能是氯离子易与铅形成氯化铅,再与二氧化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物)。在清洗时,应正确选用清洗剂,因为松香不溶于水,会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但选用清洗剂不当,只能清洗松香,无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀。

7.深色残余物及浸蚀痕迹(www.xing528.com)

通常黑色残余物均位于焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确地使用助焊剂或清洗不当造成。产生原因可能为:

(1)松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,解决方法是尽量提前清洗。

(2)有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑斑,解决方法是确认锡槽温度,改用较耐高温的助焊剂。

8.绿色残留物

绿色残留物通常是腐蚀造成的,特别是电子产品。但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其他化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善。

(1)腐蚀的问题通常发生在裸铜面或含铜合金上,这种腐蚀物质内含铜离子,因此呈绿色,当发现此绿色腐蚀物,即可确认是使用非松香助焊剂后未正确清洗。

(2)若是氧化铜与松香的化合物,此物质是绿色,但绝不是腐蚀物,且具有高绝缘性,不影响品质,但应清洗。

(3)若是基板制造时形成的残留物,在焊锡后会产生绿色残余物,应要求基板制作厂在基板制作清洗后,再做清洁度测试,以确保基板清洁度的品质。

9.针孔及气孔

针孔与气孔是有区别的,针孔是在焊点上发现的小孔,气孔则是焊点上较大孔,可看到内部,针孔内部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成的大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固而形成。

(1)基板与元器件引脚有污染物,焊接时都可能产生气体而造成针孔或气孔,这些污染物一般可能来自自动插件机或储存状况不佳造成。解决此问题较为简单,只要用溶剂清洗即可。但如发现污染物不容易被溶剂清洗,可能是制造过程中一些化合物的残余物,应考虑使用其他产品替代。

(2)使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式导致在孔处容易吸收空气中的湿气,焊接过程中受到高温,湿气蒸发出来而造成针孔与气孔。解决方法是把印制电路板放在烤箱中在120 ℃下烤2 h。

(3)电镀溶液中的光亮剂挥发造成针孔与气孔。印制电路板制造时,会使用大量光亮剂电镀,特别是镀金时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥发。这要与印制电路板供货商协商解决。

10.焊点灰暗

焊点灰暗现象是指制造出来的成品焊点是灰暗的。产生原因可能为:

(1)焊锡内有杂质或锡含量过低,必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分。

(2)某些助焊剂(如RA 及有机酸类助焊剂)在热的焊点表面上会产生某种程度的灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善。

11.焊点表面粗糙

焊点表面呈砂状突出,而焊点整体形状不改变。产生原因可能为:

(1)金属杂质的结晶。必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分。

(2)有锡渣。锡渣被泵经锡槽内喷嘴喷流涌出,使焊点表面有砂状突出,此时应追加焊锡并应清理锡槽及泵内的氧化物。

(3)有外来物质。如毛边、绝缘材料等藏在元器件引脚处,亦会产生粗糙表面。

12.短路

过大的焊点易造成两焊点相接。产生原因可能为:

(1)基板吃锡时间不够或预热不足,调整锡炉参数设置即可改善。

(2)助焊剂不良、助焊剂的比重不当、劣化等,调整助焊剂即可改善。

(3)基板行进方向与锡波配合不良,调整吃锡方向即可改善。

(4)线路设计不良、线路或接点间太过接近。此时应考虑更改设计。

(5)被污染的锡或积聚过多的氧化物被泵带上造成短路,此时应清理锡炉或全部更新锡槽内的焊锡。

13.黄色焊点

可能因焊锡温度过高造成,应立即查看锡温及温控器是否存在故障。