波峰焊接工艺缺陷及解决方法(新).ppt

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1、波峰焊接工艺 常见缺陷及解决方案 主讲：孙云华,焊锡工艺,焊 点 将被焊金属通过焊接连接在一起形成的点叫做焊点。 一、焊点的形成过程及必要条件 1焊点的形成 熔化的焊锡借助助焊剂的作用，与被焊接的金 属材料相互接触时，如果在结合界面上不存在其他任何杂质，那么焊 锡中的锡和铅的任何一种原子会进入焊接的金属材料的晶格而生成合 金，这样就形成了牢固可靠的焊点。 2.焊点形成的条件： 被焊接金属材料应具有良好的可焊性； 被焊接金属材料表面要清洁；（无氧化、无杂质） 助焊剂选择要适当； 焊料的成份与性能要适应焊接要求； 焊接要具有一定的温度。在焊接时，热能的作用是使焊接金属材料扩散并使被焊接金属材料上升

2、到焊接温度，以便与焊锡生成金属合金。 焊接时间；焊接的时间是指在焊接过程中，进行物理和化学变时所需要的时间。它包括被焊接金属材料达成协议到焊接温度时间，焊锡的熔化时间，助焊剂发按作用及生成金属合金的时间几个部分。,焊锡工艺,二、对焊点的基本要求 具有良好的导电性：即焊料与被焊金属表面相互扩散形成合金。 具有一定的强度：即焊点必须具有一定的抗拉强度和抗冲击韧性。 焊料量要适当：过少机械强度低，易造成虚焊，过多会浪费焊料，并造焊点相碰和掩盖焊接缺陷。15 30(如图) 焊点表面要有良好的光泽。 焊点不应有毛刺、空隙、气泡。 焊点表面要清洁，有残留物或污垢，会给焊点带来隐患。 标准焊点 15 30,

3、焊锡工艺,波峰焊 波峰焊是近年来发展较快的一种焊接方法，其原理是让插装或贴装 好元器件的电路板与熔化焊料的波峰接触，实现连续自动焊接。 波峰焊接的特点：电路板与波峰顶接触，无任何氧化物和污染物。 因此，焊接质量较高，并且能实现大规模生产。,焊锡工艺,波焊設備的基本架構 1.助焊槽(Fluxer) 2.預熱器(Preheater) 3.錫槽(Solder Tank) 4.輸送帶(Conveyor) 5.控制系統(Control System),焊锡工艺,波峰焊的第一步:松香塗佈 助焊剂喷雾 助焊剂发泡,焊锡工艺,松香塗佈的過程要特別注意,空氣中松香擴散的狀況,若因抽風系 統不良而擴散出沾附區域外

4、時,將發生以下狀況: 1.飄散至Pre heater上方會因溫度過高而產生氣爆或燃燒等危險 2.飄入生產線將造成人員不適及吸入性中毒,焊锡工艺,波峰焊的第二步:預熱 預熱的幾個主要目的 1. 使助焊劑中的溶劑揮發 2. 減少熱衝擊 3. 加速化學反應 預熱的幾種不同系統 1.熱風式 2.紅外線加熱板 3.紅外線石英管,焊锡工艺,波峰焊的第三步:錫波 基本上,在錫波中可分為三個重要的區段 1. 進入區: 吃錫產生的地方 2. 脫離區: 電路板離開錫波,銲錫與電路板在此脫離 3. 中間區: 介於進入區與脫離區之間,又可称为传熱区。,焊锡工艺,單面波 單面波是將噴頭傾斜,使錫波只能從一個方向流動,焊

5、锡工艺,波峰焊接类型 1单波峰焊接类型 它是借助于锡泵把熔融的焊锡断 垂直向上地朝狭长出口涌出，形成1040mm高的波峰 焊。这样使焊锡以一定的速度与压力作用于PCB上，充 分渗透入待焊的元器件脚与PCB板之间，使之完全湿润 并进行焊接。它与浸焊相比，可明显减少漏焊的比率。 由于焊料波峰的柔性，即使PCB不够平整，只要翘曲度 在3%以下，仍可得到良好的焊接质量。单波峰焊接的缺 点是波峰垂直向上的力，会给一些较轻的元器件带来冲 击，造成浮件或虚焊。由于设备价廉，技术成熟在国内 一般穿孔插装元器件（THD）的焊接已普遍采用。,焊锡工艺,雙波 SMD的波焊作業對錫波有兩個相反的需求 銲錫必須接觸所有

6、的焊點 且距離接近的焊墊間的短路必須避免,焊锡工艺,2、双波峰焊接 由于SMD没有THD那样的安装插孔，助焊剂受热后挥发的气体无处散出，另外,SMD有一定的高度和宽度，又是高密度贴装，而焊料表面有张力的作用，因而焊料很难及时湿润渗透到贴装元件的每个角落，所以如果采用单波峰焊接，将会出现大量的漏焊和桥连，必须采用双波峰焊接才能解决上述问题。双波峰焊接：在锡炉前后有两个波峰，有一个较窄（波高与波宽之比大于1）峰端有23排交错排列的小峰头，在这样多头上下左右不断快速流动的湍流波作用下，剂受热产生的气体都被排除掉，面张力也被削弱，而获得良好的焊接。后一波峰为双方向宽平波，焊锡流动平坦而缓慢，可以去除多

7、余的焊料，消除毛刺、桥连等不良现象。 双波峰焊对SMD的焊接可以获得良好的效果，已在插贴混装方式的PCB上普遍采用。其缺点是PCB经两次波峰，受热及变形量大，对元器件、PCB板均有影响。,焊锡工艺,影响焊接质量的主要因素 1、波峰高度：波峰高度要平稳，波峰高度达到线路板 厚度的1/22/3为宜，波峰高度过高，会造成焊点拉尖，堆锡过 多，也会使锡溢也元件成烫伤元器件，波峰过低往往会造成漏焊和 挂锡。 2、焊接温度：是指被焊接处与熔化的焊料相接触时的温度。正 确地控制温度是保证焊接质量的关键。温度过低，会使焊点毛糙， 不光亮，造成虚焊、假虚及拉尖。温度过高，易使电路板变形，还 会对焊盘及元器件带来

8、不好影响，一般应控制在2505。 3、运输速度及角度：运输速度决定着焊接时间。速度过慢，则焊接 时间长，对PCB与元件不利，速度过快，则焊接时间过短，易造成 虚焊、假虚、漏焊、桥接、堆锡、产生气泡等现象。以焊接接触 焊料的时间3秒为宜。 4、预热温度：合适的预热温度可减少PCB的热冲击，减小PCB的变形翘 曲，提高助焊剂的活性。一般要求机板经预热后，焊点温度达到：单面 板：85100双面板：85150（板面实际温度）。,焊锡工艺,影响焊接质量的主要因素 5、焊料成份：进行焊接作业时，板子与零件脚上的金属杂质会 进入锡炉里，同时锡炉中的Cu或其他金属杂质随元件脚等外界污染溶解 焊锡中。如此一来，

9、可能影响焊点的不良或者焊后锡点不亮，所以， 最好每隔三个月检查一次锡炉中的锡焊成份，使其控制在标准范 围内。 6、助焊剂比重：每个型号的助焊剂来料时都有一个相对稳定的 比重，供应商一般会提供控制范围，要求在使用中保持此范围。 以发泡工艺为例：由天助焊剂的溶剂是采用醇类有机溶剂，在使 用中PCB板带走及发泡过程中的挥发，助焊剂比重将升高，此时应 加入稀释剂调配到要求范围内使用。比重太高即助焊剂浓度高，易出现板 面残留物增多，连焊、包焊等不良焊点多，甚至造成绝缘电阻下降；助焊 剂比重过低易造成焊接不良，出现焊点拉尖、锡龙去脉桥、虚焊等现象。 7、PCB板线路设计、元器件的可焊性及其它因素；机板的线

10、路设计，制 作质量以及元器件的可焊性均对焊接质量造成很大影响。另外，人的汗水、 环境的污染、运送系统的污染，以及包装材料的污染均对焊接质量有影响。,一、虚焊 （1）现象： 焊点表面呈粗糙的粒状、光泽差、流动性不好是虚焊的外观表面。从本质上讲，凡是在钎接的连接界面上未形成适宜厚度的铜锡合金层就可以定义为虚焊。 在显微组织上虚焊的界面主要是氧化层；而良好接头界面显微金相组织主要是铜锡合金薄层。 用铅-锡合金钎料对铜基体进行软钎接时，在熔融钎料与基体金属的界面上，由于扩散作用，从钎料方面看，仅有Sn参与了与基体金属之间的反应(Pb不参与化合物反应)，并从基体金属表面向其内部扩散。相反，从基体金属方面

11、看，基体金属与钎料之间的反应是基体金属在液态钎料一侧的溶蚀，并扩散到钎料中去。这种在界面上以原子量的比例按化学方式结合起来的金属间化合物靠近钎料一侧形成了Cu6Sn5（相），而靠近铜的一侧形成了Cu3Sn（相），当温度超过300时还有其它相，如Cu31Sn8(Y相)以及不明合金产生。国内有试验报告称：合金层的厚度为(1.33.5)M的比较合适。这种合金的显微组织结构， 。,形成原因： 钎接温度低热量供给不足 钎接时必须供给足够的热量，当钎接部没有加热到最佳润湿温度时，就不能形成良好的合金层。在极端情况下，因钎接不产生浸润，就形成了冷焊焊点。在波峰焊接中出现此现象的主要原因是： 钎料槽温度低。焊

12、点接合部的金属不能加热到能生成金属间化合物的最适宜的温度； 夹送速度过快。即使钎料槽已处于最佳温度状态，但由于夹送速度过快，焊点接合部金属也不能获得足够的热量，接合部温度上升不到最佳润湿温度区间钎料浸润不完善，不能形成理想的合金层。 PCB设计不合理。导致了热容量相悬殊的许多零部件引线在同一时间、同一温度下进行钎接时，将使各元器件焊点上温度出现明显的差异。热容量大的，因吸取的热量不足而温度偏低，引起浸润条件恶化形成不了理想的合金层。,PCB或元器件引线可焊性差 液体与固体接触时，总是存在着润湿性问题。影响润湿性的主要因素是： (a) 被接合的基体金属表面氧化、污染 由于在接合金属表面上形成的氧

13、化膜或者污染膜，通常比接合母材具有更高的表面自由能，它们在接合界面起隔离原子的作用而成为钎接的障碍。因此钎接中的“润湿”过程，只有将它们除去后才会发生。 (b) 钎料槽温度过高 由于钎料槽温度过高，钎料与母材表面加速氧化而造成钎料表面张力增加、附着力减小，而且高温还溶蚀了母材的粗糙表面，使毛细作用减少，慢流性下降，如图12-2所示。 波峰焊接中钎料槽的温度超过270时就可能出现此现象。 (c) 钎料槽温度偏低 钎料槽温度偏低造成润湿不良是因为在低温下钎料的流动性、流布性都较差。而界面上原子扩散的激活能也小，没有或不足以形成合金，故表现为润湿性差或不润湿。 (d) 焊接时间过长 可焊性随加热时间

14、的增加而降低，如图12-3所示。,加热时间增加而润湿性变差的原因是主要是由于弱润湿现象所致，即当“润湿”已经发生，钎接界面已经产生了合金层，但若钎料保持熔化状态的时间过长，则金属间化合物层会生长得大厚，而钎料对这层金属间化合物的润湿要比对裸露的基体金属母材的润湿更困难，因此在波峰焊接中夹送速度小于0.5米/分以下是不可取的。 钎料未凝固前焊接处晃动 流入了阻焊剂。 (3)解决办法： 焊前洁净所有被焊接的表面，确保可焊性； 调整焊接温度； 增强助焊剂的活性； 合理地选择焊接时间； 改善储存条件缩短PCB和元器件的储存时间。,二、不润湿及反润湿 (1)现象 不润湿 波峰焊接后基体金属表面产生不连续

15、的钎料薄膜。在不润湿的表面钎料根本就没有与基体金属完全接触，因而可以明显地看到裸露的基体金属表面。 反润湿 波峰焊接中钎料首先润湿基体金属表面，后因润湿不好而回缩，从而在基体金属表面上留下一层很薄的钎料，同时又断断续续的有些分离的钎料球。大钎料球与基体金属相接触处有很大的接触角。 (2)形成原因 不润湿： 很多原因都产生不润湿现象，主要原因如下： (a) 基体金属不可焊； (b) 使用助焊剂的活性不够或助焊剂变质失效； (c) 表面上的油或油脂类物质使助焊剂和钎料不能与被焊表面接触； (d) 波峰焊接时间和温度控制不当。例如，焊接温度过高或者与熔化钎料的接触时间过长，金属间化合物层长得太厚以致

16、钎料又会剥落下来。其影响与虚焊相似。,反润湿： 反润湿的原因类似于非润湿情况。此外，在基体金属表面上某种形式的玷污也会引起半润湿现象，例如清洗时把磨料嵌入铜箔表面即是一例。另外当钎料槽里的金属杂质浓度达到一定值后，也会产生半润湿状态。 在那种由于表面严重污染而导致可焊性不良的极端情况下，在同一表面上会同时出现非润湿和半润湿共存的状态。 (3)解决方法 改善被焊金属的可焊性； 选用活性强的助焊剂； 合理地调整好焊接温度和焊接时间； 彻底清除被焊金属表面油、油脂及有机污染物； 保持钎料槽中的钎料纯度。 12.2.3焊点的轮廓敷形 (1)现象 钎料过多（堆焊）； 钎料在焊点上堆集过多而形成凸状表面外

17、形，看不见元器件引线轮廓，如图12-4(a)和图12-5(a)所示。 钎料过少(干瘪)：,形成原因 上面分析了焊点的最佳敷形，那么敷形形状又是受哪些因素影响的呢？ 接头金属表面状态与敷形的关系 引线表面状态与敷形的关系 如果基体金属表面氧化且助焊剂也难以清除，或者由于基体金属表面凹凸不平，在润湿角90的大润湿角状态下，引线表面的凹凸面上就变成机械啮合式的接合。由于它的润湿角很大，钎料隆起随之增大。 (a) PCB铜箔表面状态与敷形的关系 对PCB来说由于表面可焊性差或者由于存在着凹凸不平，使得PCB板的真实表面积增大了。在90的情况下，结果就越来越向妨碍润湿方向发展，使得焊接部表面敷形愈来愈恶

18、化。, PCB布线设计不规范与敷形的关系 (a) 尺寸配合不当的影响 (1) 盘一线 盘一线尺寸配合正确与否对焊点敷形影响很大，由图12-8所示。钎接过程中焊点的液滴要同时受到沿焊盘表面和引线表面两个方向的吸附力1、2的作用，而使液面成弯月状。当引线直径和伸出高度(H)一定时，吸附力2则基本上是一个定值，因此吸附力1将成为影响焊点敷形的主要因素，而力1的大小取决于焊盘面积的大小。当出现大焊盘、小引线时，液滴大部分被力1拉到焊盘表面上去，焊点外观表现为吃锡不足、干瘪。与此相似，当焊盘一定而引线过粗或H值过大时，也会出现吃锡量不足、干瘪的轮廓敷形。 （）焊盘与印制导线的连接 基于与(a)同样的分析

19、，在PCB布线设计时若出现盘-线不分、连片、或者盘-线相近等情况，如图12-9所示，也会出现焊点干瘪现象。 （）盘一孔不同心的影响 波峰焊接中沿焊盘圆周吃锡不均匀的现象，几乎都发生在盘一孔不同心的情况下，如图12-10所示。由于金属表面对液滴的吸附力是与表面面积的大小有关的，面积大的表面表现的吸附力也大。这就导致了液滴总是从窄处流向宽处，窄处的钎料被拉走，而出现沿圆周方向不对称的敷形。当然波峰焊接时倾角过大，夹送方向不妥也是造成此现象的原因之一。, 波峰焊接工艺参数选择与敷形的关系 在波峰焊接操作中，若钎料槽温度过高，夹送速度过慢以及倾角过大都将可能导致焊点干瘪。温度和夹送速度的影响，前面已有

20、相近的解释故不多叙。倾角过大时将迫使波峰焊的工作段前移到速度很大的区间。由于钎料流体下冲力很大，粘附在焊点上的钎料液滴被高速液流过冲刷，从而导致焊点干瘪且敷形不对称的不良焊点。 另一方面，当预热温度不够焊接温度偏低，或者传送速度太快倾角过小时，又极易产生锐细而有光泽的拉尖；而当焊接温度过高或者夹送速度太慢时，钎料与基体金属之间生成了不适宜的金属间化合物（如Y相的Cu31Sn8等），或者是当融入了其它金属杂质时，也往往出现带有光泽的圆状拉尖。 （3）解决办法 改善被焊金属表面的表面状态和可焊性； 正确地设计PCB的图形和布线； 合理地调整好钎料槽温度、夹送速度、夹送倾角； 合理地调整预热温度。,

21、三、空洞 (1)现象 空洞亦称孔穴，是由于钎料尚未全部填满PCB的插件孔而出现的现象，如图12-11所示。这种缺陷有时也会造成电气导通不良。由于强度减弱即使暂时焊上了，也会在使用中因环境恶化而脱焊。 (1) 形成原因 孔-线配合关系严重失调，孔大引线小波峰焊接时几乎100%出现孔穴现象； PCB打孔偏离了焊盘中心； 焊盘不完整； 孔周围氧化或有毛刺； 引线氧化、脏污、预处理不良。 (2) 解决办法 调整好孔-线的配合关； 提高焊盘孔的加工精度和质量； 改善PCB的加工质量； 改善焊盘和引线表面的洁净状态和可焊性；,四、气泡或针孔 (1)现象 将引线插入PCB板的插件孔内波峰焊接时，在引线的根部

22、附近出现有火山喷火口式的钎料隆起，其中心还有小孔，孔的下面往往还掩盖着很大的空洞。焊点表面出现的这种球状小空穴，空穴内部是光亮且光滑的。针孔可以很小，要注意不要与钎料凝固时产生收缩所造成的一般表面凹痕相混淆。针孔这种缺陷乍看起来似乎是空洞，其实它与空洞是不相同的。空洞通常是贯穿孔。其形因大多是孔-线间间隙配合不当等原因造成，而针孔是非贯穿孔，它们之间的形因有本质的不同。 这种焊点内部产生的气体在钎料示凝固前逸出，在焊点表面形成象火山喷口样的小孔或洞穴；也有在钎料内部形成空洞不易被发现，如图12-12所示。危险的是腐蚀性气体填充在气泡里，容易在时效后成为造成事故的原因。 气泡是由于焊点钎料顶部凝

23、固时气体还在产生而被滞留在焊点内部的结果。当焊点的顶层对放出的或捕集的气体不再提供一条逃逸通道时，由于工作温度高，这些气体可能一直在膨胀而从底部喷逸出来，留下气穴。另一种形成内部空洞的原因是由于焊点的凝固是从较冷的外表面向内部逐渐进行，从液体到固体的相变过程，体积收缩而在内部形成空洞（与外界相隔离），这些空洞内无溶剂或其它化合物。这种空洞除了使结构强度变低外，不会象填充了气体的空洞危害那么大。,（2）形成原因 助焊剂过量或焊前溶剂挥发不充分； 基板受潮； 孔径和引线的间隙大小，基板排气不畅； 孔金属化不良； 波峰焊接时被加热的基体金属的热容量很大，虽然焊接已经结束，但是它背面尚示冷却，由于热惯

24、性，温度仍然上升，此时焊点外侧开始凝固，而焊点内部温度降低得慢，残留的气体仍然继续膨胀，挤压外表面即将凝固的钎料而喷出，从而在焊点内部形成气孔； 当焊点钎料量堆集过多时，焊点的凝固过程首先是从表面开始的，然后再往内部发展，由于表面首先凝固形成一固态外壳，再随着内部钎料由液体转变为固态的过程中，内部钎料体积不断收缩，从而留下了未能填充的小空间而形成内部空洞。这种空洞从焊点外观看无任何痕迹，只有靠X光探查才能发现，因此钎料过多的焊点是不可取的。,（3）解决办法 插件前预烘PCB基板； 增加预热时间或提高预热湿度； 选择合适的钎料波峰形状； 归纳气孔产生源及削除方法。,五、暗色焊点或颗粒状焊点 （1

25、）现象 此类焊点的主要特征是表面呈暗灰色或者发白，有时表面还出现颗粒状（粗晶）。 （2）形成原因 钎料槽中金属杂质聚集造成，特别是钎料槽中杂质金属和铜的过量积累，将很快使焊点外观呈暗灰色或者发白。 钎料中的含锡量降低，焊点的光亮主要是锡的作用不是铅，在使用过程中锡在合金中因消耗而减少造成焊点发暗。 某些高活性助焊剂残留在焊点上时间过长，焊点受化学浸蚀而发暗； 使用防氧化油时，钎料槽中已经碳化的防氧化油也常常使焊点产生颗粒状和出现凹凸不平的外观； 焊接时过热也会使钎料表面失去其特有的金属光泽。,六、拉尖 （1）现象 波峰焊接后PCB上局部钎料呈钟乳石状或冰柱形称为拉尖，如图12-13所示。 拉尖

26、大多发生在PCB铜箔电路的终端。PCB经过波峰时，PCB上的液态钎料下坠受到限制的时候出现此现象，在高频、高压电路中，尤其需要注意此类缺陷。 （2）形成原因 焊盘氧化、污染； 助焊剂用量少； 预热不当、基板翘曲； 钎料槽温度低； 夹送速度不合适、钎接时间过长； PCB压波深度过大； 铜箔面太大、PCB板太大； 助焊剂选用不合适或变质失效； 钎料纯度变差杂质容量超标； 夹送倾角不合适； 在波峰焊时，从拉尖的形状大致可以知道钎料槽的温度以及夹送速度是否合适。当拉尖有金属光泽且呈细尖状时，不是钎料槽的温度低就是夹送速度过快；而当拉尖呈园、短、粗而无光泽状态时，则原因正好与上完全相反。,（3）解决办法

27、 定期作钎料槽钎料纯度分析； 用含锡量高的新钎料补充钎料槽中钎料的消耗； 正确地选择助焊剂成分； 调整好焊接温度； 正确选择好防氧油的炭化温度，并及时更换炭化了的防氧化油。,七、冷焊 （1）现象 波峰焊后焊点出现熔滴状不规测的角焊缝，基体金属和钎料之间不润湿或润湿不足，甚至出现裂纹。 （2）形成原因 如果钎料槽的温度还远未达到润湿所要求的温度就试图焊接，就将导致因温度过低，基体金属润湿不良而造成电连接不良或根本没有连通； PCB夹送速度太高，钎接时间过短，焊点基体金属无法热透； PCB上存在着热容量差异过大的元器件，在正常焊接时由于热容量大的元器件的引脚焊点积累不到足够的热量，达不到发生润湿的

28、温度。 （3）解决办法 提高钎料槽温度； 降低夹送速度； 改进PCB布线和安装设计的不良。,（3）解决办法 净化被焊表面； 调整助焊剂； 合理选择预热温度； 调整钎料槽温度（240250）； 调整夹送速度（0.81.2m/min）； 调整波峰高度（或压波深度）； 焊盘直径不宜过大（一般为34mm）； 钎料槽中铜含量应控制在0.3%以下。,八、桥连和钎料瘤 （1）现象： 过多的钎料使相邻线路或在同一导体上堆集分别称桥连和钎料瘤，如图12-14所示。 “桥连”现象是波峰焊接中最常见的多发性焊接缺陷，而且是所有波峰焊接缺陷中形因最为复杂的。它涉及到多方面的因素。如PCB的设计、制造、保管、储存；元器

29、件引脚的类型、长短、表面状态和热容量；所用辅料（钎料、助焊剂等）的品牌、质量、化学成分、杂质容限；波峰焊接工艺参数的正确选择；钎料波峰形状的合理调整；甚至气候环境（晴天、雨天、空气中的温度和湿度）等都是造成“桥连”的潜在因素。因此，根除“桥连”缺陷是一项系统工程，一个环节不注意，就可能前功尽弃。要认识“桥连”现象发生的本质，必须先研究钎料的表面现象和钎料波峰的动力现象，从而找出解决问题的钥匙。,连锡 包焊,相邻导线或焊盘间距的影响 影响位于薄层区剥离线上的一些曲线段，如果12-16所示。曲率半径的大小则是相邻导线之间间距的函数，间距增大，曲率半径随之增大，附加内压降低，因此不易形成“桥连”的条

30、件。相反相邻导线之间的间距变窄，曲线的曲率半径变小，跨接在剥离线相邻半导体之间的熔融钎料附加内压负得更大，从而导致与相邻区域（焊盘或导线）熔融钎料之间的内压差增大，相邻区域（焊盘或导线）的熔融钎料都流向跨接区，造成钎料在跨接区集聚而形成“桥连”。,基体金属表面净度的影响 基体金属表面净度反映了熔融钎料对基体金属表面的润湿能力，通常可用润湿力（吸附力）来表述。我们知道，纯净的金属表面均存在着由原子引力所构成的力场，只有当基体金属表面很洁净时，钎料与基体金属原子才能接近到能够相互吸引结合的距离，即接近到原子引力起作用的距离。钎料对基体金属的润湿力（吸附力），就表现在这种原子间的引力以及熔融钎料沿着

31、表面的凹凸和伤痕所形成的毛细吸管润湿扩散时所存在的作用力之和。当基体金属表面或熔融钎料表面粘附有氧化物或污垢时，它就将妨碍熔融钎料原子自由地接近基体金属原子，这样就不会产生润湿作用。 熔融钎料对基体金属润湿力大小对“桥连”现象的发生影响很大。图12-17示出了基体金属表面净度对形成“桥连”现象的影响（忽略重力作用的影响）。位于相邻二焊盘之间的熔融钎料对基体金属的润湿力F。作用方向是指向焊盘的，它有将中间钎料吸向焊盘的趋势，显然该力对消除“桥连”有好处。而位于桥连区域内液态钎料中附加的负压却要将焊盘上的钎料吸向桥连区，其作用正好与润湿力的作用效果相反。焊盘表面若很洁净，则润湿力就大，对消作用也就

32、大，所以不易“桥连”；如果表面被污染了，则润湿力很小甚至为零，因此润湿力的对消作用就很微弱甚至丧失，所以发生“桥连”的可能性很大。,钎料纯度的影响 我们知道液体的表面张力与液体的纯度有关。在纯净的液态中如果掺进杂质，虽然有降低表面张力的趋势，但液态钎料粘度却明显增大多了。粘度的增大导致液态钎料的流动性明显变差，表现的现象和表面张力增大有相似的效果。在波峰焊接中钎料槽中的钎料会不断地受到杂质金属（如铜等）的污染，当杂质金属积累到一定浓度后，将改变合金的物化特性，导致钎料的粘度发生明显的变化（增大），所以“桥连”现象将频繁出现。,助焊剂的活性及预热温度的影响 通常被焊基体金属表面都会被一层薄的氧化

33、膜所包裹，因此波峰焊接之前必须要通过助焊剂中的活性物质，将其破除以获得纯净的金属表面。如果说助焊剂的活性达不到此目的，就将因润湿性不好而产生“桥连”。助焊剂活性的充分发挥与预热温度关系密切。预热温度低，助焊剂的化学活性发挥不充分，基体金属表面洁净度达不到要求，也易造成“桥连”。 预热温度过高也是不利于“桥连”现象的消除。其原因是： （）助焊剂中的溶剂过量挥发，活性剂迅速分解，被净化了的表面因得不到保护而出现二次氧化现象； （）因助焊剂干枯，PCB基板进入波峰后，助焊剂已丧失降低液态钎料表面张力、加速钎料漫流的作用。,PCB元器件安装设计不合理，板面热容量分布差异过大 在实践中经常出现下述现象：

34、即波峰焊接工艺参数的设置、基体金属表面的可焊性、钎料及助焊剂的成分和物化特性等均无问题，但在一些接插件密集的区域老出现“桥连”现象。分析此现象，纯属安装设计不合理所造成。将本身热容量就偏大的接插件均密布在某一区域内，从而构成了大热容量区域。波峰焊接时在同样操作条件下，这部分区域不能从波峰钎料中吸取到达到润湿温度所需要的足够的热量。导致这部分温度偏低，钎料表面张力和粘度都将偏大，从而造成润湿性不良而形成“桥连”。提高钎料槽温度或者降低夹送速度，可以抑制此区域内“桥连”现象的发生，但对大部分热容量小的区域的元器件，又将因过热而损坏。从理论上讲，采用小惯量可变速夹送自动拖动系统，可解决这一问题，然而

35、现有的波峰焊接设备都不具备这样的功能。,PCB吃锡深度对“桥连”现象的影响 波峰焊接中PCB的吃锡深度，反映了PCB在波峰上所受液体压力的大小，波峰出口的最佳处是在液压力能互相平衡的地方。浸入钎料一定深度而产生的向上压力，虽然在焊点形成期间它是一个推力，但它主要的作用是逐渐地送进钎料和传热，而不是使钎料上爬。浸入的深度与PCB厚度及类型要相适应。过大不仅易导致熔融钎料溢流到PCB板的元件面，同时也是导致“桥连”现象的因素。主要原因是： （）PCB板厚的挡流作用明显了，管道截面变窄、流道不畅破坏了管道内的层流状态； （）PCB离开钎料波峰时剥离薄层区将加宽加厚，更多的液态钎料被PCB板携带出来堆

36、积在负压区而形成“桥连”和“拉尖”。,元器件引脚伸出PCB板的高度对“桥连”现象的影响 按理论计算，为获得最佳的接头机电性能，轮廓敷形和浸润条件要求元器件引脚伸出PCB板面的高度约为3倍的引脚直径。过高不仅多消耗了钎料、增加了产品的质量，而且增加了“桥连”现象发生的可能性。 因引脚伸出板面过长，由于前面引脚的阴影效应，脱离时剥离薄层区被拉长，将后面焊点及引脚全套入了薄层区内，因而造成了“桥连”的条件。,PCB夹送速度对“桥连”现象的影响 此问题在钎料波峰的动力现象中以作详细讨论，故不再重复。 插图 PCB夹送倾角对“桥连”现象的影响 当PCB采用倾斜某一个角度进入钎料波峰的方法时可以减少附面层

37、的大小，其核心还是可以归并到改变流体的流速上。 其他诸如：基板经过波峰时，夹送方向不合适；PCB布线和安装设计不好；基板表面被脏的钎料所沾污；引线弯曲方向不合理等影响因素就不作详细分析。, 解决方法 1 改善钎料表面张力作用； 2 改善钎料波峰剥离薄层区的波速特性； 3 调整焊接时间和夹送速度； 4 调整焊接温度和预热温度； 5 调整夹送倾角和压波深度； 6 检测助焊剂的有效性； 7 改善助焊剂的涂覆方式和涂覆量； 8 纠正不良的设计； 9 正确处理引线折弯方向和伸出高度； 10 严格监控钎料槽钎料的污染程度和杂质金属含量；,九、 溅锡珠 现象 焊盘间的绝缘表面溅有小的钎料颗粒形成多余物，影响

38、电子产品的正常工作，甚至造成重大事故。 形成原因 PCB在制造和贮存中受潮； 环境湿度大，潮气在多缝的PCB上凝聚，厂房內又未采取驱潮措施； PCB和元器件拆封后在安装线上滞留时间过长，增加了吸潮机会； 镀层和助焊剂不相熔、助焊剂选用不当； 漏涂助焊剂或涂覆量不合适、助焊剂吸潮夹水； 助焊层不良，沾染钎料残渣； 基板加工不良，孔壁粗糙导致槽液积聚，PCB设计时未作热分析； 预热温度选择不合适； 镀银件密集； 钎料波峰形状选择不合适。, 解决方法 改进PCB制造工艺，提高孔壁的光洁度，改进PCB包装工艺和贮存环境条件； 尽可能缩短在插装线上的滞留时间，从PCB开封安装元器件波峰焊接应在24小时

39、完成，特别是湿热地区尤为重要； PCB上线前预烘，PCB布线和安装设计后应作热分析，避免板面局部形成大量的吸热区； 安装和波峰焊接场温度应保持在245而相对湿度不应超过65； 正确的选择助焊剂，特别是助焊剂所用溶剂的挥发速度要合适，慢了不可，快了也不行； 合理的选择预热温度和时间，温度过低、时间过短，助焊剂中的溶剂不易挥发，残留的溶剂过多时进入波峰后温度急剧升高，溶剂剧烈挥发，在熔融钎料内形成高压气泡，喷爆后大量形成锡珠； 尽可能采用辐射和对流复合预热方式，加速PCB孔内溶剂的挥发； 加强助焊剂的管理，避免运行过程中的吸潮，控制好助焊剂的涂覆量，不可过多，也不可过少，多了溶剂过量，预热中不易挥发，少了发挥不了助焊剂的作用； 设计上应尽量避免大量采用镀银的引脚，因为过量的银在波峰焊接中易产生气体； 钎料波峰形状应保证钎料溅落过程不发生过剧的撞击运动，避免因撞击击出小锡珠。,十、粒状物 现象 在焊点钎料比较薄的地方出现块状物和小颗粒，其它正常。 形成原因 析出的金素间化合物； 钎料残渣； 钎接时间过长； 夹送速度过慢； 解决方法 加强钎料槽的监控和管理，定期做纯度分析，防止杂质金属超限； 定期清除钎料槽中的氧化渣，过于堆积不及时清除金属氧化物易被夹混进入波峰，污染PCB板面； 控制好焊接时间，避免造成过量的金属多余物。,谢 谢！ 深圳市辛骏翔科技有限公司研发部,