SMT焊接和组装参考手册.pdf

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1、 1 SMT焊接和组装焊接和组装 参考手册参考手册 2 版权2000归AIM公司所有 公司保留一切权利。 未经AIM明确的书面许可， 任何人不得以绘图、 电子版或机械手段包括复印、 记录、录音、信息储存方法以及检索系统或其他任何方式擅自复制或使用本手册的一部分或全 部。 本手册由美国出版。 该书作者为位于美国RI02920克兰斯敦 Kenney Drive25号的AIM 公司雇员 书中的信息来源于精确的数据，但公司并不对这些数据的精确性进行担保或暗示其精确性。本 公司没有义务承担由于采用该信息或使用指定任何材料而造成的任何损失或伤害。 3 目目 录录 焊锡膏的使用及保存 4 SMT 印刷 7

2、印刷缺陷分析 13 元件的贴装 15 回流曲线图 17 回流缺陷分析 20 波峰焊 22 波峰焊缺陷分析 23 手工焊接 25 测试 25 术语表/索引 26 参考 27 4 介绍 介绍 这本经浓缩的参考小册子有助于装配流水线上的工程师了解装配过程中出现的问 题。该书的重点在SMT、 通孔、手工焊以及测试上。为了便于使用，该书的章节是 按照一个生产流水线的正常进程来划分的。 该书的目的在于帮你轻松的解决每天所遇到的问题。它主要提供使用说明，而不是 解决综合问题的说明书。 衷心希望在您每次阅读时不断发现它是一本有用的工具书。若需要帮助或有任何问 题，请浏览我们的网站并希望与我们联系。 作者：AI

3、MAIM。 WWW.AIMSOLDER.COM/CHI 1-800-CALL-AIM (225-5246) INFOAIMSOLDER.COM WWW.AIMSOLDER.COM/CHI 1-800-CALL-AIM (225-5246) INFOAIMSOLDER.COM 5 焊锡膏的使用及保存 焊锡膏的使用及保存 你经常会发现一些SMT缺陷是产生于你打开锡膏开始使用之前的就已经酿成的， 在使 用锡膏所发生的这种情况大多由于锡膏的运输、接收、存放以及使用的方法所造成 的，通过控制这些操作方式，这些问题大都可以减少或避免。下面的表中列出了解 决这一问题的主要因素。 关键字： 受热、受湿、冷冻、

4、运输、接收、存储、印刷环境、印刷准备、回温、搅拌、剪切 稀释、重复使用焊锡膏 关键字： 受热、受湿、冷冻、运输、接收、存储、印刷环境、印刷准备、回温、搅拌、剪切 稀释、重复使用焊锡膏 由于锡膏是由两种密度完全不同成分（金属粉末和焊剂介质）组成的，通常在有些 配方中，少量的焊锡膏会从中分离出来并浮在材料上层。受热会加剧焊剂与锡膏的 分离，从而改变锡焊膏的流变学的特性，降低焊锡膏应有的流动性。因而要避免锡 膏受热。受湿会将降低性能， 且其可能对锡膏的危害最大。因为绝大多数的焊锡膏 都具有吸湿性（即有吸水的倾向），所以必须防止焊锡膏处于潮湿的环境中。湿气 会导致并加速粉末的氧化，需要更多的活性剂使之

5、作用来清洗焊锡粉，从而削弱对 焊件和基底的清洗。这可能导致浸湿不足或非浸润。受湿还会导致坍落，引发桥接， 从而在锡焊膏重熔时可能产生焊球， 也可导致焊剂/焊锡飞溅， 并可能减少粘结时间。 通常，不建议对锡膏进行冷冻处理。冷冻会使锡膏中的催化剂从溶剂中析出，因而 对锡膏的浸润性产生负面影响。 为了尽量避免上述情况的发生，锡膏的交货应该实行隔夜交货。锡膏到货后立即将 其运离接货码头并进行储藏。这样通常可以将材料的保存期限翻倍。最理想的储藏 条件是冷藏（华氏45 10）。最理想的存储焊锡膏印刷面状况是在相对湿度为 40%- 50%，温度是华氏72 -80。另外，不得有风吹模板，否则锡膏会干裂。 提示

6、：印刷时循环风通过网板表面，有些时候这是一种有意而为之的，有时却不过 是设计的副产品。通过简单的设计更改就可明显的减少或消除风流过模板表面。 焊膏准备工作是否正确是保证焊锡膏使用性能的关键。尤其重要的是不能使用冷 却的锡膏。因为在低于室内露点使打开冷却的锡膏会在其的面形成冷凝水，导致 坍落、焊剂和/或焊锡飞溅、分离，以及/或其他相关的工艺缺陷。要避免此类现 象发生，在使用前锡膏应彻底回温。冷藏锡膏的回温时间一般在4到6个小时。在 其彻底回温达到室温之前切勿拆除密封层、将其敞开、或搅拌锡膏。有时经一段 时间的解冻用手触摸盛有锡膏的容器或锡膏筒会感到有一定的温度，但锡膏的中 心，温度仍有可能低于室

7、温。切勿强制对锡膏进行加热，否则会发生焊剂分离以 及上述提到的由于受热引起的其他问题。 提示：提示： 打开冷却的锡膏罐子或锡膏筒， 并用力搅拌里面的锡膏将会导致锡膏结乳皮， 6 虽然这样做也许能达到一定作用， 但这不是在解冻， 也决不是加热锡膏的正确做法。 当锡膏充分回温时， 对瓶装锡膏轻轻地用抹刀按一个方向搅拌1到3分钟,但切勿过分 用力或过长时间混合。否则会由于过度稀释，从而导致锡膏坍落和/或桥连. 从钢板上取下的用过的锡膏可以分开存放在另外的容器里， 以便重复使用， (虽然不 建议这样做)。 为了提高锡膏的性能， 使用过的旧锡膏必须与同等量的新锡膏一起混 合再用于印刷。为了获得良好的印刷

8、一致性，新、旧锡膏的比率可以是变化的。最 好每班或每天都加入少量的旧锡膏,保证在清洗上一班或上一天的模板之前所有使 用过的锡膏均用完。这里要指出的是许多公司为了避免发生潜在的工艺问题，他们 选择丢弃旧锡膏。 提示提示：切勿把用过的锡膏和新锡膏存放在同一个容器里。否则会使新的锡膏受湿或 其它污染从而导致其性能退化。 SMT印刷 SMT印刷 7 既然你在自动在线印刷机上花费了巨额投资， 所有的问题都解决了， 对吗？ 不一定。 如此昂贵的印刷机宣称高的精确性和可重复性，但由于工艺的变化，它的精确性可 能不能如你所愿。下面是设定印刷机的一些主要参数。 关键词 印刷机设置， PCB板的定位、PCB板参数

9、、轨道宽度、刮刀速度、刮刀压力、分离间 距、分离速度、印刷间隙、接触印刷、钢板清洗 如何确定充分发挥了你的印刷机的性能？哪些对于成功的印刷工艺最关键呢？现在 就让我们看看。在你完成印刷机要求的印刷机设置后，根据常识：观察印刷机。你 在找什么？现在让我们分别对每个关键的设置参数详细说明。 在设置中， PCB板定位这个参数是众多易忽视参数中的一个。 令人惊讶的是仅仅在PCB 板两侧定位时， 很小的力就会引起PCB板弯曲。 保证待印刷件定位合理是整个设置过 程中一个主要步骤。否则后续的所有调节工作可能无效，或是为失误付出额外的代 价。 提示：设置PCB板的定位是为了防止PCB板在印刷过程中变形。切记

10、，当你问自己定 位是否充分时，往往还没有做到。 PCB板参数PCB板参数是否正确与PCB板定位是否合适是同样重要。在印刷机设置时，PCB板参 数指PCB的X和Y的尺寸以及PCB的厚度。 大多数的自动印刷机，X轴是指左右方向（沿传送轴向的），而Y 轴是前后方向，厚 度（或称Z轴）是上下方向。多数的自动印刷机采用X和Y轴尺寸机械地设定PCB板的 中心。然而，在这三个轴向尺寸中，PCB板的厚度是最关键的参数。 自动印刷机PCB板的厚度参数会影响印刷间隙或印刷间隔。因而在输入正确的PCB板 的宽度参之前不要设置和调整印刷间隙这一参数。还有些自动设备也通过PCB板的X 和Y参数确定诸如刮刀印刷行程、钢板

11、擦拭行程、锡膏印刷的位置等参数。 PCB板厚度参数设定后，检验精度的一种方法是装载PCB板进行装入进程。这时，PCB 的顶部应该与轨道的顶部齐平。无论向上或向下的偏差都会导致刮刀或模板受损或 至少使得印刷质量不好。 提示：在将PCB板厚度参数输入设置菜单后，别认为或假定该参数是已知的。在进行 这一参数设定时，需用卡规校验。确保PCB的顶端与轨道的顶部平齐。 尽可能地调小PCB板轨道的宽度，只要留有足够的活动范围以确保PCB板能自由的装 入或取出。这看起来是微不足道的工作，但由于把PCB板与模板对准偏差最小化，足 以提高PCB机的重复精度. 8 Cold Slump 刮刀速度，刮刀速度，是指印刷

12、周期中刮刀部件的移动速度。虽然刮刀速度变化范围很大，但 基本上在每秒1到3英寸的范围内，也有些情况下可以达到每秒0.2到8英寸的范围。 刮刀速度和刮刀压力或受力是成正比的关系。刮刀速度越快，刮刀压力或受力通常 就越大，以保证能刮干净锡膏. 由于刮刀速度和刮刀压力增大， 在刮刀/模板接触面 产生的温度也就越高。 这样就会加大焊锡膏的稀释, 从而产生坍落、模板下部泄露、焊盘桥接等问题。 快速印刷还会导致刮刀和模板加速磨损，从而使得 锡膏成形和锡膏量不良、焊点覆盖不足等。通常快 速印刷需要更好的PCB板定位并且钢板的清洗频率 也高。 除非有其他的工艺可以选择，采用快速印刷是毫无益处的。设定快速印刷工

13、艺参数 时，首先调整印刷周期使之到符合周期速度要求，这样印刷机的印刷就会与贴装设 备的要求保持一致。 应严格控制好印刷速度、 压力以及间隔速度和距离等关键参数， 才能保证印刷质量。 然后调节非关键参数以便优化印刷速度。这种控制方法会增强印刷工艺的可重复性 并使得锡膏的流变性更稳定。 提示：就是稍微提高印刷速度（即使1英寸/秒）也会影响其印刷性能，如锡膏变 稠、锡膏粘在刮刀上、稀释的锡膏从模板上脱落。 如果确实需要快速印刷工艺，则切记严格控制关键印刷参数并提高非关键参数值。 刮刀压力刮刀压力是指向下的压力，以PSI或KG（磅、公斤/英寸 2）表示，是印刷过程中由刮 刀施加于模板表面产生的力。刮刀

14、压力的目的是提供足够的力使得焊锡膏在刮刀作 用下覆盖可印区域的宽度，使锡膏充满模板所有的孔同时清洁模板表面。 9 清理不充分的表面 1 典型的刮刀压力是可印刷面积每线性英寸0.7到1.5lbs（而不是刮刀片长度）。用可 印刷面积与叶片长度之比来确定压力设定值有助于保证刮刀压力不会超标。 理论上说， 刮刀刀片长度最好是可印刷面积加上悬垂在两端的长度1/2-3/4英寸。 也 可较长，但悬垂过长，应在模板的低端加以定位。刀片过长还会使焊锡膏蔓延到模 板无需印刷的表面。所以要经常确认将未用的锡膏刮到可印刷面中。 刮刀压力过高会导致刮锡（尤其在使用塑料刮刀时）以及锡膏挤出。当焊盘的边缘 充满了锡膏，则说

15、明锡膏被印刷挤出。 刮锡现象 10 另一种说明刮刀压力过高的现象是在印刷品边缘出现压扁的小颗粒。要改正这一现 象，你要降低刮刀压力，直到在模板的顶部有少量的锡膏残留。 渗锡现象 然后提高刮刀压力直到划过模板表面的顶端很干净为止。有关其他相关的缺陷请参 见刮刀速度章节。 提示：调节刮刀压力的目的是使刮过钢板表面干净。因为钢板表面若残有锡膏会 沾在钢板开口内、引起印刷残缺、锡膏覆盖不足、以及已成形的锡膏干裂。 刮刀过长就会加速锡膏的干燥。所以必须随时清理模板非印刷区上的锡膏，将其刮 入印刷区内。 低黏度的锡膏所需的刮刀压力比高黏度锡膏要低； 通常刮刀叶片每线性英寸1磅 的压力足以，而高黏度的锡膏其

16、刮刀叶片每线性英寸则需要1.5磅的压力。 印刷速度与刮刀压力成正比，降低印刷速度就要降低刮刀压力，从而避免产生与压 力有关的问题。 分离间隙分离间隙是可调的 。通过调整它，PCB板和钢板可按事先设定和控制的间隙大小在 一定的分离速度下进行分离。 当完成某一印刷行程并伴有刮刀速度上升或分离延迟，该分离程序开始工作。由于 是和分离速度同时启动，该控制分离过程在达到设定的分离设定点之前是连续工作 的， 随后使PCB板的速度和模板的分离速度达到其最大的值。 由于这一功能， 从钢板开口出来的锡膏得到了有效的分离， 使得锡膏的成形更均匀， 可重复性更好。 分离间隙参数的设定要合理, 分离间隔以千分之一英寸

17、或毫米单位表示。 保证所有锡 膏从钢板开口中分离的最好起始点是0.100英寸。当操作刚开始，可适当减小该分离 间隙以便满足操作周期时间的需求。但如果分离间隙降的太多就会影响印刷精确度 和质量。 必须明确一点的是， 只有发生为补偿源于PCB板受热变形或其他原因造成的负数印 11 刷间隙或宽度（Z轴）变化时，才会导致分离间隙增加。所有以后发生的负数印刷 间隙都要加入分离间隙中，保证锡膏和模板漏字孔之间有足够的间隙。 提示：在我们控制分离间隙时，较大的距离对等于较长的周期时间。 若分离间隙 增大到足以脱模成形时，则无任何实际意义。 在设定新的或未知产品时，分离间隙要设定在最大值，然后再在操作的过程中

18、改 进设定值。 分离速度分离速度是一个可调的速率。可与分离间隙一起调整，控制PCB板和模板的印刷后 的脱模。 某一印刷行程结束时，并伴有刮刀速度上升或分离延迟，PCB板和模板则以分离速 度定义的控制速度开始分离。 该控制速度和分离过程在达到预设定的分离间隙之前 是连续工作的，同时分离速度增致最大值。 与分离间隙一样，该参数的设计有助于锡膏从开口中脱模成形。分离速度可用千分 之一英寸或毫米单位表示，或者以轴速的百分数表示。 分离速度越慢，锡膏成形的就越好，可重复性也越好。分离速度过快，会产生狗耳 朵/拉尖/堵塞网孔以及锡膏覆盖效果差等现象。详见印刷缺陷分析章节。 对于细间距 IC和micro-B

19、GA来说，分离速度设定值最好是每秒在0.010 0.020英寸 （即每秒0.254 0.508毫米），轴速的1-2 或10%-20%。而对于非关键印刷，分离速 度设定值最好是每秒0.30英寸-0.50英寸（即每秒0.762mm-1.27mm）， 轴速的3-5或 30%-50%。 虽在许多情况下可以以最大分离速度操作， 除非强制实行周期时间或受其 它条件约束，有控制总比没有控制好。 提示：在进行细间距IC和micro-BGA 印刷时，把分离速度设定为最小值。 印刷间隙印刷间隙是指PCB板顶部和钢板底端之间的距离。印刷间隙有助于锡膏从钢板开口 中脱模, 也可相对的增加锡膏的体积。 在使用黏度较低的

20、锡焊膏出现印刷间隔时， 会发生桥连即锡焊膏从钢板的底部渗出， 而锡膏成形也不均匀，或其它印刷不稳定的现象。 如果设备校验得当，PCB板宽度合适，并且印刷间隙设定为零，则应该是处在接触 印刷 接触 印刷状态。（在印刷过程中）只有当PCB板和钢板适合时他们才会顺利地相互接触。 这时不会发生模板表面与PCB板出现向上偏差（即Z值为负数）。如果设定值正确， 完全可以保证印刷过程中钢板与焊件焊盘的“密封”， 防止由于锡膏渗透而桥连。 在接触印刷的印刷状态下，锡膏的成形也更均匀，锡膏的高度也更一致。 提示：进行接触印刷试验时，PCB板处于非真空状态，以防发生印刷间隙或印刷 12 间隔现象。虽然采用无间隙印

21、刷的优势明显，但与此有关的最显著的问题是成形 质量不规则。 钢板清洗钢板清洗频率主要取决于钢板开口的质量、印刷机对中精度和可重复性、PCB板表 面光洁度质量、印刷压力、刮刀类型、锡膏粘度、甚至环境条件等因素。 应定期清洁模板，彻底除去底部残留物，否则这些残留物会变干并结块，不利于清 洗。 有些模板在每块PCB板印刷后都需要清洗，而有些却每个班次清洗一次即可，有的 甚至不需清洗。到底多长时间清洗一次，只要将模板拆下，目测一下底部的状况即 可知道是否需要清理。 使用清洗剂自动清理时，最好先用干抹布清理。如果干抹布洗不干净，再适当的使 用清洗剂清理。 好的清洗剂易于洗去模板低部残留物而不会破坏与之接

22、触的焊膏成分。最理想的是 所选择的清洗溶液能除去干裂的锡膏，易于锡膏从模板的开孔中脱离，从而强化锡 膏性能。 手动清洗模板时， 将清洗剂施与不起毛的抹布上， 切勿将清洗剂直接施与模板表面。 为的是防止清洗液溅到模板中的锡膏上。 清洗液用量要适度，多余的清洗液要擦掉。因为许多种类的清洗液残留有油质，在 印刷过程中会阻碍锡膏的滚动. 提示：要设置钢板底部清洗基线，首先确认印刷机设置，然后从一个干净的钢板开 始印刷记下印刷的PCB板数量同时检查锡膏精确度的质量。 通常在钢板里的锡膏 快要满时，成形的锡膏四周开始变的有点“模糊”。记下印刷过PCB板的数量，清 洗钢板然后继续印刷，这次缩减清洗的间隔数量

23、，每间隔2到5个PCB板清洗一次。 到记数结束时，检查最后一块PCB板，如果印刷质量仍然良好，则把这个记数作为 清洗模板的起始点。 尽管异丙醇是很好的模板清洗剂，但它与大多数焊剂的化学成分相排斥，容易 造成锡膏干裂从而严重降低锡锡焊膏的使用寿命。 少量使用还可，切勿滥用。 一旦锡膏的化学成分受到污染则是无法挽回的损害。必须使用能100%兼容的清洗 剂。 13 印刷缺陷分析 印刷缺陷分析 前面已经介绍了一些导致产生印刷问题及解决方法，如刮锡和渗锡现象，这里再列 举一些其他现象。 关键字 关键字 桥连、印刷残缺、超速传送桥连、印刷残缺、超速传送PCB板（板（OVER-DRIVING THE BOA

24、RDOVER-DRIVING THE BOARD）、钢板堵塞、狗耳 朵现象 ）、钢板堵塞、狗耳 朵现象 首先确定桥连是否只是在印刷机里形成，也即是贴装的问题还是回流的问题。假如 从印刷机出来PCB板没问题, 则属于贴装问题。 如果进回流时没问题， 但出来后成 “桥 状”，则属于“热坍塌”现象。这是与锡膏有关的另一种问题，将在“回流”一章 中详述。 通常，桥连现象与锡膏的量或流变能力有关。要么是印刷的锡膏过多，要么是锡膏 的黏度太低。无论哪种因素存在，开始操作时，锡膏就会从引脚的侧端低下挤出。 另一问题就是刮刀的压力。 刮刀的压力过高， 锡膏因剪切变稀使之失形而引发坍塌， 导致桥连。 坍塌现象

25、如果桥连只是发生在印刷机内，则重新检查印刷间隙参数是否正确。碰巧也许是上 一个夜班的人作了动了某个参数（很高兴我从未上过夜班-他们总是发牢骚，对什么 都不满）。从新调整，然后进入下一步。 如果总是在同一部位发生桥接现象， 则检查PCB板的定位情况。 尤其是双面的PCB板， 这种情况很常见。切记，别由于PCB板某一处锡膏的不良而伤脑筋，你需要耐心去解 决。 14 印刷残缺现象 最常见的印刷机设置问题是印刷间隙参数的设定。对印刷残缺有经验的你一定会回 过头去确认这一设定是否正确。尽管该参数已经输入到设置屏幕里，但可能没有检 查过是否是处于接触印刷状态。有关接触印刷状态校验步骤请浏览我们的网站 。

26、 。 过分用力将PCB板顶在钢板上，这时印刷机要分离，在后移过程中锡膏就会从印台 上撕裂。因为钢板是随PCB板一起受向上的推力，每当PCB板精确的分离时，只是 设想PCB板边缘接触。却不想PCB板由于受力让钢板变形了。 为了正确设定印刷间隙参数并矫正印刷残缺，PCB板要刚好与钢板底部接触。同时 检查定位针是否干净（确保没有异物粘于之上），边上的夹紧装置是否将PCB板夹 紧。PCB板是否总处于水平位置。若对上述问题的回答是：否，则你所做的一切都 是在给维修人员找麻烦。 钢板堵塞是分离间隙参数设定不当而造成的常见问题。 锡膏从PCB板上分离后残留在模板开孔中。还有一种缺 陷叫狗耳朵或叫起包。 即

27、锡膏的某些部位成形高度高出 锡膏其他部位。有关如何矫正之，请参见印刷机设置章 节的分离间隙部分。 狗耳朵现象 元件贴装 元件贴装 认为你的印刷机昂贵吗？这儿来了销售贴装设备的销售员，要帮你解决贴装问题。 要知道许多SMT缺陷直接是由于挑选和机器定位造成的。 关键字 元件偏移、 关键字 元件偏移、PCB板变形、板变形、PCB板定位支撑、贴装压力板定位支撑、贴装压力 15 销售员总是向你展示他的贴装设备是如何快速进行贴片的。“它每小时可贴装 72421.5，而无论是PCB板还是料架都保持不动，是不是很酷？”。 但是他们没有告 诉你高速贴装设备会导致PCB刷板位移，使得元件发生位移甚至是使得元件发生

28、位移甚至是PCB板偏移板偏移。这 是由于PCB板加速/减速以及/或PCB板变形而造成的结果。 鉴于加速/减速的比率是与速度有关， 唯一解决这个问题的方法就是适当降低 （减慢） 设备位移速率。 最常见的导致元件位移的原因是PCB 板变形,可用PCB板的合理的支撑和夹紧避免。 用多个顶针或使用专用工作夹具固定。 通常，人们抱怨锡膏的粘度太低。常听见人们说：你的锡膏无法让元件固定好。有 时可通过提高锡膏的粘度暂时解决这个缺陷，但你的问题确实解决了吗？没有，这 是我们所谓求助于手帮忙。先做一下功课：找出所有的变量。 在印刷机设置阶段，关键是PCB板要牢牢的固定在贴装设备上。要考虑各种变量如 电路板的厚

29、薄及其挠曲性、以及在贴装过程中保证PCB板可挠性的高贴装压力等都 变数。弯曲的PCB由于贴装管嘴的加速提升力而得以弹回就位，结果出现很差的贴 装效果。这种现象在许多种设备上都能见到，但由于元件质量的惯性，主要还是在 较大的元件如钽材电容器上更常见。 检查贴装压力也很重要,如果压力没问题，则看看焊件的厚度是否合适，编入贴装设 备的元件厚度数据是否正确。如果设备显示焊件的厚度比实际的薄，就会把焊件压 坏，然后弹起。 Billbording（告示牌） 与墓碑不同，Billbording是可追朔到贴装过程的。常与零散原件、电阻以及电容器 有关。与墓碑不同， 墓碑是只有一个焊盘被焊接，而Billboar

30、ding是指焊住了两元 件的两边，只有另一个侧面没有焊接（如上图所示）。 如果你有处理此类问题的经验，要检查的就是进料器中元件位置的选择、 进料器前 进的速度、进料器的类型、静电干扰以及进料袋空腔的公差或倾斜度。 16 回流曲线图（回流曲线图（Sn63+Sn62 合金）合金） 经过定位，现在PCB板已经印刷好了，所有的元件都在固定的位置，并且锡膏也没 有从焊盘上流出形成桥连。可以通过回流工序了。这是一个封闭通道，你看不见这 些部件发生了什么,走到另一端，拿起一块PCB板。就在这儿不够精确的感觉又回来 了。 关键字 曲线图、 关键字 曲线图、IR 、对流、预热、对流、预热,-浸润浸润,-峰值（峰

31、值（RSS）、温差 ）、温差 T, T, 斜坡-峰值（RTS）斜坡-峰值（RTS） 对回流曲线你没有选择余地, 这是耗时、沉闷、乏味的时刻。但是除了在部件上接上 热电偶并花时间、精力测试优化和曲线图以外，没有更好的方法观察部件在回流过 程中发生的变化。如果制定的回流工艺不合适，或者失控，就会产生各种缺陷，包 括冷焊等, 就象下面你所看到的. 一般地如曲线图所示， 锡焊膏后在3分半钟内达到峰 值并回流。然而精确的曲线图取决于许多因素，如回流炉的性能、PCB板的布局、 17 元件类型等。 必须在元件上测量温度得到曲线图，否则就无法测出实际吸热量和温度。另外曲线 图的测量必须是在要生产的实际产品上进

32、行。换句话说，在某个产品上成功应用的 曲线，并不意味着在其它产品上也能达到同样效果。为了在所有的产品上达到最佳 结果， 你可能需要分别对它们进行测试曲线图（尤其当产品的尺寸、密度和成分不 同时）。 随着近年来工业的巨大变化以及回流焊炉的改进， 锡膏回流曲线要求和参数也发生 了变化。传统（IR）的回焊炉通常是预热-浸润-峰值（RSS）曲线的过程以便达到 最佳回流结果。相反，许多以热对流传热的新型、更高效的回焊炉能够以预热-峰 值（RTS）曲线工艺实现锡膏更均匀的回流。 预热-浸润-峰值（RSS）曲线工艺中保持区的主要功能是在达到锡膏回流温度前均 化产品上的温度。因为温差 T T（电路板各部位的最

33、大温差）以及与此有关的问题 在新型回焊炉中回流时通常是不会发现的，浸润区可以省略（虽然这与产品密度有 关）。鉴于浸润保持区是无需的，曲线图就可以改为线性（RTS）曲线图。 由于回焊炉的能力，RSS曲线在过去曾经是RMA和非清洗化学产品最常见的工艺。 RSS工艺通常不用于水溶性化学产品中，因为RSS曲线的长时间保持区会过早的破 坏锡膏中的催化剂。 从上图可见，RSS曲线图在90秒内以急剧上升升温到大约150度。最大升温速率应该 控制在每秒2-3度，以便防止焊锡飞溅和部件受热冲击。 斜坡区之后，曲线在另一个90秒内保持PCB部件的温度为150-170度。在保持区的温 度不得超过170度，因为许多锡

34、焊膏中的催化系统正是在这个温度点开始终止。 经过保持，部件进入峰值区，在6015秒内锡膏在高于183度时进行回流。液相线以 上的（Sn63/Pb37是183度）目标时间是60秒，它足以消除焊剂杂渣和气孔，并提高 焊点的强度。 18 从45C达到峰值温度215C 5C，整个曲线过程大约持续3分半到4分钟。曲线 的冷却速度应控制在每秒4C或以下，以防止部件热冲击损。通常，冷却速度越快， 晶粒结构越细、焊点的强度也越高。 RTS曲线图工艺可用于所有的化学或合金成分（包括无铅产品），也适用于水溶性 锡膏。但如果不管什么原因造成组件的温差 T很高，比如使用夹具的过程，或设 备无法达到合适的升温速率和峰值

35、温度，则不适合使用RTS曲线图。 RTS曲线图工艺有许多的优点是RSS曲线图所不及的。 由于RTS曲线图中的升温斜率 很低（每秒0.7-1.8C），则不必担心PCB板和部件会受到由于高升温率而产生热 冲击带来的不良后果。 另外，RTS曲线图的焊点更亮更光滑，几乎不要担心其可焊性，因为，在RTS曲线图 中进行回流过程中，在整个预热阶段保持其焊剂。这提高了浸润能力，从而RTS 适 用于难润湿合金金属。 如上图所示，从室温到峰值温度，RTS的曲线是一个简单渐进的线形斜坡。 通常， 调节RTS曲线很简单。 升温区作为部件的加热区，从而保护组件免受热冲击，焊剂 被击活了，挥发物质逸出，焊件可以准备回流。

36、典型的RTS曲线图斜坡率是每秒 0.7-1.8C ，在开始的90到20秒内尽可能形成线性。 就象RSS曲线图一样，RTS曲线从室温升至峰值温度215C 5C的长度最大为在 3.5 到4秒。同样峰值温度要控制在215C 5C，在液相线以上保持60 秒 15秒， 冷却速度在4度/秒以内。 提示：许多使用无铅锡膏的场合，回流的温度必须更高。对于Sn/Ag/Cu系列，其回 流的温度大约为240C。不得延长回流曲线图，宁可使用较陡的斜坡率。更多关于 无铅焊接的信息，请浏览网站 19 回流缺陷分析 回流缺陷分析 现在焊件的曲线已完成，一切正常。但如果不是这样，该怎么办？ 关键字 桥连、热坍落、锡珠、墓

37、碑现象、 关键字 桥连、热坍落、锡珠、墓碑现象、 爆米花现象爆米花现象 PCB板进入回焊炉时没有桥连，出来时会可能会看到桥连现象-这是热坍落。通常 与锡膏有关，但有时是成形时形成的（尤其使用不干净和含松香的锡膏）： 桥接现象 升温斜率升至每秒2.5-3C，保持温度提高到150C会有帮助。切记，保持的时间越 长，回流时的锡膏活性就越低。水溶性锡膏就不一样了：保温区会毁掉锡膏的活性 （除非是锡膏含有卤化物）。 20 锡球 锡膏氧化或回流前锡膏长时间搁置在PCB上，容易在回流时而出现锡球。通常这归 结于回流的斜率太低或太高的原因。 因为部件加热过快， 锡膏中挥发物还没挥发, 锡 膏就熔化了。挥发物与

38、熔化锡膏的结合会导致焊锡飞溅和焊剂飞溅。 锡珠 1 “home”印刷设计 HOME PLATE DESIGHOME PLATE DESIG 锡珠可能是由于曲线的不良所引起，但通常与锡膏体积和锡膏粘性有关。印刷时最 好使用比焊盘比率小的钢板开孔。最常用的一种是Home形状的钢板开孔，它可以减 少锡膏的印刷量。由于减少了印刷的锡膏量，防止了锡膏从焊盘溢出，否则会在这 里形成球状产生焊珠。这不单是减小锡膏量锡膏在焊盘上的位置也很重要。 还有一种常见的缺陷叫墓碑现象，这是典型的与浸润有关的缺陷。通常在汽相回流 时发生，部件中某个焊盘比其它的先达到液相线，锡膏的表面张力就会把部件的一 端拉起。在当今的技

39、术中，PCB焊盘和元件表面有大的温差,很容易产生墓碑现象。 如果工艺中使用氮气，那么冷却速度也会引起墓碑现象。 控制墓碑现象的方法是：锡膏从固相到液相的过程转换速度要低。因为就是从这个 曲线区域过渡到回流过程的。 如果使用的是Sn63/Pb37合金， 则在熔点183C时相变。 21 在转换到液相或者从液相转换到别的相，温差 T必须是最小。另外，锡膏的印刷 量也会对墓碑现象有影响：锡膏越厚，越容易发生墓碑现象。 其它与墓碑现象有关的因素是元件和/或锡膏类型不匹配。 确保锡膏的脱模成形良好 利于减少墓碑现象. 锡裂现象 爆米花现象爆米花现象是指在回流过程中焊点发生爆裂。该现象直接由于回流过程中温度

40、线通 过100C时过快有关，以及元件的质量和存放状况有关。单凭经验得知，元件吸潮 越多，达到100C的斜坡率就越低。所以改善元件的质量和储存状况，或是预先烘 烤元件都有助于防止该现象发生。 波峰焊 波峰焊 表面贴装完成的很好，现在可以开始波峰焊了。你可以看到一些真实的缺陷了。 关键字：关键字： 助焊剂涂敷、发泡助焊剂、喷雾助焊剂、预热、传送带速度、锡炉温度、锡渣、脆 化 助焊剂涂敷、发泡助焊剂、喷雾助焊剂、预热、传送带速度、锡炉温度、锡渣、脆 化 助焊剂涂敷时不能过多也不能过少。发泡时要用空气刀调整，除掉多余的助焊剂。 喷雾助焊剂是免清洗和VOC Free助焊剂的首选。它比老的发泡方法更容易控

41、制。喷 雾提供一个更宽的工艺窗口。 讲到预热，不得过冷也不得过热。唯一的目的是挥发溶剂并降低受热冲击。不得过 度加热PCB板，否则会破坏活性。如果看见过量的烟或听到咝咝声、爆裂声、砰砰 声则继续加热。 . 传送带速度随部件不同而不同。但一般是每分钟3-5英尺。典型的波焊工艺长度是 1.5 2.5分钟。 Sn63/Pb37 的锡炉温度是450-500F。CASTIN、AIM专利无铅合金的温度是490 - 520F. 常见的锡炉污染物是铜、金和镍。这些污染物的含量如果超过控制范围，则在焊点 处有粒状物。 22 有些工厂有时用磷来降低浮渣。但是磷会堵塞泵，造成严重波干扰，如果浓度过高， 会使焊点发生

42、脆化。其他可造成脆化的污染物是铜、金、镍、铁、铝以及锌。 波焊缺陷分析 波焊缺陷分析 你已经尽最大努力保证整个工艺无缺陷，但如果 关键字 关键字 桥连、微型/锡球、焊点生孔、 桥连、微型/锡球、焊点生孔、 不幸的是，如果使用的是低残渣、免清洗的液态助焊剂，就有可能出现上述的现象。 因为你在采用的技术原本设计用于固体含量高的焊剂。焊剂固体含量越高，缺陷率 就越低。助焊剂中所含的固体加大了热界面，有助于除去非金属物体，减少桥连机 会并使焊点有光泽。另外固体含量高的助焊剂，残渣越稠，需要经常清洗。与低残 渣、 免清洗的助焊剂相比， 许多公司把它作为缺陷等级较高,需要更严格的工艺控制. 桥连现象 桥连

43、通常是由于PCB板的插脚密度导致的。 为了避免插脚多的地方出现桥连， 可在标 准允许的范围内尽量把引脚修短。 除了剪短引脚之外， 你可以要求供应商在PCB板的 设计或元件插件时增加其间距。调节曲线时尽量让更多的含固体焊剂能充分预热， 这有助于防止桥连发生。使用氮气也能防止桥连。 锡球 若PCB板上发现有小锡球说明当PCB板与波接触时它太潮湿, 这在操作工第一次操 作VOCFree助焊剂时是常见的现象。 在焊剂开始沸腾时， 这些小焊球从通孔吹到PCB 板上部。这些小球的出现说明需要进一步预热（要么延长预热时间要么提高预热温 度）以蒸发助焊剂中的溶液。 23 PCB板底部有焊球，是与固体含量有关。

44、固体含量高的焊剂可以避免出现这些情况。 然而，通常都是锡焊的护罩造成低部有焊球。 焊锡冲上电路板 这种现象看起来就象是有人在电路板的底端结成一张金属蜘蛛网。这是由于预热温 度过高或时间过长，或焊剂敷涂不充分，不利于焊剂与PCB板的分离而造成的。这 种现象的提示就是PCB板接触到波时烟很微弱。只要增加焊剂的覆盖面或降低预热 温度就能解决这个问题。 砂眼现象通常是源于PCB板的问题。征兆是焊料桶的一侧有一个洞。原因是有一个 空闲的孔，使PCB板漏气，焊料从孔吹出。这属于PCB板供货商的问题。 砂眼 跳跃现象常发生部件的背面。 跳跃 与焊剂中固体成分、PCB板接触的角度、或者焊盘的设计等有关。PCB

45、板上应尽量 保持较多的焊剂、改变接触角度。这样有助于驱除线路板上聚集的气体， 使熔化的 焊料与元件焊盘接触。焊剂的活性也能防止此情况发生，即有时侵蚀性较强的焊剂 能快速湿润这些表面。 24 手工焊 手工焊 这是许多工程师忽略的部分，直到现场发生故障，才引起重视。他们发现有个操作 工在他的桌子里存有一个为解决难焊元件而准备的酸性药芯焊丝。这是PCB板上最 后一道工序，常常被忽视。 关键字 免清洗的芯焊锡丝、 关键字 免清洗的芯焊锡丝、最安全的手工焊方法、 最安全的手工焊方法、 使用免清洗芯焊丝焊接时，操作者要带手套。错误位置的一个手印能导致电迁移。 如果使用的是另外的焊剂，其原材料质量必须过关，

46、因为你无法保证焊剂是否已均 匀加热以便消除其中的活性酸。 不要以为焊剂已通过电迁移或SIR的试验， 就意味着 他对PCB板很安全。 最安全的手焊方法是指，无论何时只要可能就不要使用焊丝以外的其它焊剂。要培 训操作工如何正确施焊。应该先对元件焊盘加热再把焊锡丝熔到焊盘上。尽管这是 标准的操作方法，但你却需要促使他们这样做。因为这比直接对药芯焊丝加热要慢 一些。 最后，避免进行焊点修补。通常修补焊点是指那些在第一次由于过热形成的金属间 化合物而失败的点。只要焊料看起来已经回流并形成焊缝，该焊点就合格了。换言 之，只要没有断裂就可以不要去管它。 测试 测试 现在PCB板已经焊好了并确定所有的焊点都没

47、问题，每个组件的位置也都正确。就 让表示怀疑的人试验吧，看能否证明你错了。 关键字 探针试验、可针测锡膏 关键字 探针试验、可针测锡膏 锡膏残留物的探针试验（越来越普及）是在有疑问时采用的尽量避免。如果存 在注入设计则稍微加长这些引脚。这样焊剂可以粘在PCB板上而不是引脚上。否则， 焊剂会覆盖在引脚，无法进行探针测试。 刚出回流炉就测试所得的结果会与冷却后所测的结果有出入。 因为残留物温度越高， 焊渣就越软越粘。所以什么时候探测是一个头痛的事，因为在线的PCB板和维修过 的PCB板你都要考虑。要根据具体的产品的需求决定。 可针测的锡膏的应用也可简化测试的过程。可针测锡膏是一种柔软的残留物，它既

48、 25 不粘也不硬， 并且易于穿入，即使是在回流处理之后马上测试也不会堵塞探头，或 者几个月以后测试也一样。 术语表/索引 催化剂： 术语表/索引 催化剂： 一种可以提高焊剂的性能、除去氧化物、有助于浸润焊件的化学品。 环孔：环孔：电镀孔周围导电部分 侧立侧立：一个两端边缘钎焊的分立元件 砂眼：砂眼：电镀孔漏气产生的小孔或气孔 桥连：桥连：跨接两个导体使之短接的焊缝。 温差：温差：PCB板上在某一特定时间温度的最大差别 电迁移电迁移：导体从一个相互连接的焊缝向另一个扩散的趋势，导致短路。 卤化物：卤化物：含有元素氟、氯、溴、碘的化合物。这是某些种类焊剂中催化剂所含成分， 由于其腐蚀性和传导性，必须将其去除 液相线：液相线：焊料在达到这一温度时就完全熔化或变成液态的温度点。 小锡珠：小锡珠：由波焊产生的小焊球 冷焊：冷焊：与熔化焊料接触但无法浸润的表面 接触印刷接触印刷：零印刷间隙 断开断开：由于焊接不充分或铅版连接点不共面而使两个电导体没有连接。 焊盘焊盘：