波峰焊工藝控制虛焊

波峰自動焊接技術(shù)，在電子工業(yè)中已應(yīng)用多年，但是對焊點(diǎn)的后期失效仍然是一個(gè)令人頭疼的問題，它極大地影響著電子產(chǎn)品的質(zhì)量和信譽(yù)。本文擬根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作初步研究與探討。 所謂“焊點(diǎn)的后期失效”，是指表面上看上去焊點(diǎn)質(zhì)量尚可，不存在“搭焊”、“半點(diǎn)焊”、“拉尖”、“露銅”等焊接疵點(diǎn)，在車間生產(chǎn)時(shí)，裝成的整機(jī)并無毛病，但到用戶使用一段時(shí)間后，由于焊接不良，導(dǎo)電性能差而產(chǎn)生的故障卻時(shí)有發(fā)生，是造成早期返修率高的原因之一，這就是“虛焊”。本人認(rèn)為其根本原因有如下幾個(gè)方面：

印制板孔徑與引線線徑配合不當(dāng)
手插板孔徑與引線線徑的差值，應(yīng)在0.2—0.3mm。 機(jī)插板孔徑與引線線徑的差值，應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)。 如焊盤偏小，則錫量不足，偏大，則焊點(diǎn)扁平，都會造成焊接面小，導(dǎo)電性能差，只有適當(dāng)，才會得到質(zhì)量好的焊點(diǎn)，究其原因，是焊點(diǎn)形成的過程中，引線及焊盤與焊料之間的“潤濕力”“平衡”的結(jié)果。 而對于需要通過大電流的焊點(diǎn)，焊盤需大些，經(jīng)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(diǎn)。

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(yàn)方法》所規(guī)定的方法測量，其零交時(shí)間應(yīng)不大于1秒，潤濕力的絕對值應(yīng)不小于理論調(diào)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(xiàn)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(jī)用印制板規(guī)范》1.6條規(guī)定的技術(shù)條件，即“當(dāng)……浸焊后，焊料應(yīng)潤濕導(dǎo)體，即焊料涂層應(yīng)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(gè)區(qū)域內(nèi)(或一個(gè)焊盤上)”；從另一個(gè)角度看，印制板焊盤的可焊性質(zhì)量水平，也并非都是一致的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，所產(chǎn)生的效果不一致也就不足為奇了。

助焊劑助焊性能不佳
對于助焊劑的助焊性能，應(yīng)符合GB 9491-88所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)使用RA型時(shí)，擴(kuò)展率應(yīng)不小于90％，相對潤濕力應(yīng)不小于35％，況且，在產(chǎn)生中往往其助焊性能隨著使用時(shí)間的延長會逐漸降低甚至失效。因此，助焊劑性能不佳時(shí)，很有可能在可焊性能差的元件、焊盤上產(chǎn)生“虛焊”。

波峰焊工藝條件控制不當(dāng)
對于波峰焊工藝條件，一般進(jìn)行如下兩個(gè)方面的控制，根據(jù)實(shí)際效果來確定適合的工藝參數(shù)。

a.錫鍋溫度與焊接時(shí)間的控制
對于不同的波峰焊機(jī)，由于其波峰面的寬窄不同，必須調(diào)節(jié)印制板的傳送速度，使焊接時(shí)間大于2.5秒，一般可參考下面關(guān)系曲線(見圖2)： 在實(shí)際生產(chǎn)中，往往只能評價(jià)焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量及疵點(diǎn)率，其焊接強(qiáng)度、導(dǎo)電性能如何就不得而知了，“虛焊”由此而來。 根據(jù)王篤誠、車兆華《SMT波峰焊接的工藝研究》，在焊接過程中，焊點(diǎn)金相組織變化經(jīng)過了以下三個(gè)階段的變化：合金層未完整生成，僅是一種半附著性結(jié)合，強(qiáng)度很低，導(dǎo)電性差；合金層完整生成，焊點(diǎn)強(qiáng)度高，電導(dǎo)性好；合金層聚集、粗化，脆性相生成，強(qiáng)度降低，導(dǎo)電性下降。

在實(shí)際生產(chǎn)中，我們發(fā)現(xiàn)，設(shè)定不同的錫鍋溫度及焊接時(shí)間，并沒定適合的傾斜角，有焊點(diǎn)飽滿、變簿，再焊點(diǎn)飽滿且搭焊點(diǎn)增多直至“拉尖”的現(xiàn)象，因此本人認(rèn)為，必須控制在當(dāng)產(chǎn)生較多搭焊利拉尖時(shí)，將工藝條件下調(diào)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(rèn)為，該現(xiàn)象除可用金相結(jié)構(gòu)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(guān)。

b.預(yù)熱溫度與焊劑比重的控制
控制一定的焊劑比重和預(yù)熱溫度，使印制板進(jìn)入錫鍋時(shí)，焊劑中的溶劑揮發(fā)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(shí)間最短，潤濕力最大，如未烘干，則溫度較低、焊接時(shí)間延長，通過錫峰的時(shí)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(chǎn)生“虛焊”。 根據(jù)以上五個(gè)方面因素，我們在生產(chǎn)中，對印制板的設(shè)計(jì)規(guī)定了《印制板設(shè)計(jì)的工藝性要求》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了元器件、印制板可焊性檢驗(yàn)及存放的管理制度，對助焊劑、錫鉛焊料進(jìn)行定廠定牌使用，對波峰焊工序嚴(yán)格按照工藝文件要求操作，每天定時(shí)記錄工藝參數(shù)，檢查焊點(diǎn)質(zhì)量，將產(chǎn)生“虛焊”的諸方面因素壓縮到最低限度。近年來，出廠產(chǎn)品“虛焊”的反映很小，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，自動插件引線打彎及兩次焊工藝，使焊接質(zhì)量有了相當(dāng)?shù)奶岣撸噪x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(shè)計(jì)、元器件、印制板、助焊劑等焊接用料的質(zhì)量管理，波峰焊工藝管理諸方面進(jìn)行綜合控制，才能盡可能地減少“虛焊”，提高電子產(chǎn)品的可靠性。