DIP工艺技巧及缺陷分析

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一、DIP工艺--曲线分析

0 o/ q4 T; [9 T' a, F3 b8 P9 _2 P& B1、润湿时间:指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间。
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2、停留时间PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间,停留/焊接时间的计算方式是﹕停留/焊接时间=波峰宽/速度
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3、预热温度:预热温度是指PCB与波峰面接触前达到的温度

4、焊接温度
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3 W' z+ o% c" Z6 N　　焊接温度是非常重要的焊接参数﹐通常高于焊料熔点（183°C）50°C ~60°C大多数情况是指焊锡炉的温度实际运行时﹐所焊接的PCB焊点温度要低于炉温﹐这是因为PCB吸热的结果
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SMA类型           元器件         预热温度

单面板组件       通孔器件与混装        90~100

$ _/ v, M; D2 H) n& q1 ^* n双面板组件       通孔器件            100~110

双面板组件       混装              100~110
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6 \- Z; [' o) V' V+ `2 R: Z多层板          通孔器件            15~125

多层板          混装              115~125

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二、波峰焊问题
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2 S) {  V$ R& o" _1 n) h. o波峰面：波的表面均被一层氧化皮覆盖﹐它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态﹐在波峰焊接过程中﹐PCB接触到锡波的前沿表面﹐氧化皮破裂﹐PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进﹐这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动波峰焊机。
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2 H6 u7 u9 V  x: ~; A0 R焊点成型：当PCB进入波峰面前端（A）时﹐基板与引脚被加热﹐并在未离开波峰面（B）之前﹐整个PCB浸在焊料中﹐即被焊料所桥联﹐但在离开波峰尾端的瞬间﹐少量的焊料由于润湿力的作用﹐粘附在焊盘上﹐并由于表面张力的原因﹐会出现以引线为中心收缩至最小状态﹐此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满﹐圆整的焊点﹐离开波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到锡锅中。防止桥联的发生。
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防止桥联的发生

1、使用可焊性好的元器件/PCB
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2、提高助焊剞的活性
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, L/ j4 j7 {9 N6 @7 v6 `3、提高PCB的预热温度﹐增加焊盘的湿润性能

, Z' S1 u8 l3 F% O" l, Q. L3 O4、提高焊料的温度

5、去除有害杂质﹐减低焊料的内聚力﹐以利于两焊点之间的焊料分开。

( T+ u1 r2 W  s8 s5 |  I- `3 e波峰焊机中常见的预热方法
- I# A" D# v* }1、空气对流加热

2、红外加热器加热
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  L3 ~$ K: _: P# R) }3、热空气和辐射相结合的方法加热
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三、工艺参数调节

1、波峰高度:波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃锡高度。其数值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,过大会导致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“桥连”

$ m) D9 G  _2 C/ O1 c) G- H2、传送倾角:波峰焊机在安装时除了使机器水平外﹐还应调节传送装置的倾角﹐通过倾角的调节﹐可以调控PCB与波峰面的焊接时间﹐适当的倾角﹐会有助于焊料液与PCB更快的剥离﹐使之返回锡锅内
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3、热风刀:所谓热风刀﹐是SMA刚离开焊接波峰后﹐在SMA的下方放置一个窄长的带开口的“腔体”﹐窄长的腔体能吹出热气流﹐尤如刀状﹐故称“热风刀”

/ l: A0 z* ^; p: K  l8 Z7 w7 k+ E4、焊料纯度的影响:波峰焊接过程中﹐焊料的杂质主要是来源于PCB上焊盘的铜浸析﹐过量的铜会导致焊接缺陷增多
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; e# g. [: _! o5、助焊剂
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( x2 q, {, \/ z( d6、工艺参数的协调:波峰焊机的工艺参数带速﹐预热时间﹐焊接时间和倾角之间需要互相协调﹐反复调整。
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: n3 N! k# z3 T: b( `& {四、焊接缺陷分析
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7 e" x0 Q- k/ }) K, e1、沾锡不良POOR WETTING:
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( f+ o8 e  A+ b+ `" `* z7 K　　这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡.分析其原因及改善方式如下:

（1）外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的.
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（2）SILICON OIL通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而SILICON OIL不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良.
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& `/ [/ k1 ^$ `（3）常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题.
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（4）沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂.
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% v% b- }" r5 R9 F: z4 D6 j0 E! ^（5）吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间WETTING,通常焊锡温度应高于熔点温度50℃至80℃之间,沾锡总时间约3秒.调整锡膏粘度。
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2、局部沾锡不良：
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此一情形与沾锡不良相似,不同的是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.
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2 r) J- y4 @' |, \5 j! |3、冷焊或焊点不亮：

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,注意锡炉输送是否有异常振动.
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4、焊点破裂：
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此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善.

" _. J# Q. ^! [/ j) \5、焊点锡量太大：

通常在评定一个焊点,希望能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.
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/ P* `# a4 Q6 ~1 k% \+ p6 T（1）锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由1到7度依基板设计方式#123;整,一般角度约3.5度角,角度越大沾锡越薄角度越小沾锡越厚.
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（2）提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.
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5 i# l; I5 j, X- k& D. p# |（3）提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果.

+ Q0 ?3 H4 t" C" M: H" p: U（4）改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,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.

/ m& t" `9 a( H& n6、锡尖(冰柱)：
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4 V7 B- |' _# D　 此一问题通常发生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡.

（1）基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善.

（2）基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆线在大金道面分隔成5mm乘10mm区块.
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  ?. \: f% Q; ~: k（3）锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善.
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/ ~$ \( O  [9 P& k/ g2 N1 N. Q（4）出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽.

（5）手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间.
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7、防焊绿漆上留有残锡：
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（1）基板制作时残留有某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡形成锡丝,可用丙酮(*已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂),,氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后还是无法改善,则有基板层材CURING不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商.

) h- l- U2 y2 n; L5 {$ {* D（2）不正确的基板CURING会造成此一现象,可在插件前先行烘烤120℃二小时,本项事故应及时回馈基板供货商.

（3）锡渣被PUMP打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡炉维护,锡槽正确的锡面高度(一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘10mm高度)
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8、白色残留物：

' O5 M) U4 ]+ ?. v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,这类物质不会影响表面电阻质,但客户不接受.

（1）助焊剂通常是此问题主要原因,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班,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业.

. J' X, u: M+ O2 ?+ @8 q% j（2）基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可.
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（3）不正确的CURING亦会造成白班,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使用助焊剂或溶剂清洗即可.
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（4）厂内使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时发生,应请供货商协助.

（5）.因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍过程中的溶液常会造成此问题,建议储存时间越短越好.

（6）助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,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,喷雾式每月更新即可).

# u  E. a5 ^2 [1 C( k% @（7）使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白班,尽量缩短焊锡与清洗的时间即可改善.
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& G' m: ~$ T& ^) c（8）清洗基板的溶剂水分含量过高,降低清洗能力并产生白班.应更新溶剂.

9、深色残余物及浸蚀痕迹：

+ @5 i. u3 D! k" m: A; J9 w通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或清洗造成.

（1）松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可.

（2）酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,此现象在手焊中常发现,改用较弱之助焊剂并尽快清洗.

6 G( o1 R, K( q, T（3）有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑班,确认锡槽温度,改用较可耐高温的助焊剂即可.
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10、绿色残留物：
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绿色通常是腐蚀造成,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它化学产品,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.
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9 u0 b3 q! Y: E5 K# M9 u6 Y（1）腐蚀的问题:通常发生在裸铜面或含铜合金上,使用非松香性助焊剂,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,即可证明是在使用非松香助焊剂后未正确清洗.

8 ^; \* p* U8 M（2）COPPER ABIETATES是氧化铜与ABIETIC ACID (松香主要成分)的化合物,此一物质是绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影影响品质但客户不会同意应清洗.
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（3）PRESULFATE的残余物或基板制作上类似残余物,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.
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- c+ D0 N2 v& T8 D* P11、白色腐蚀物:

第八项谈的是白色残留物是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为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).在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀.

12、针孔及气孔：
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针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,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之大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固,而形成此问题.

7 v/ Y; Z, b% l( K( ^/ P5 d& m（1）有机污染物:基板与零件脚都可能产生气体而造成针孔或气孔,其污染源可能来自自动植件机或储存状况不佳造成,此问题较为简单只要用溶剂清洗即可,但如发现污染物为SILICONOIL因其不容易被溶剂清洗,故在制程中应考虑其它代用品.

（2）基板有湿气:如使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式,在贯孔处容易吸收湿气,焊锡过程中受到高热蒸发出来而造成,解决方法是放在烤箱中120℃烤二小时.

+ P0 d! i/ Z4 a4 V, Z4 l' e（3）电镀溶液中的光亮剂:使用大量光亮剂电镀时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥发而造成,特别是镀金时,改用含光亮剂较少的电镀液,当然这要回馈到供货商.
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" p% p$ p% `2 @7 b3 {13、TRAPPED OIL:

氧化防止油被打入锡槽内经喷流涌出而机污染基板,此问题应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡即可改善.
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  w# C5 t$ ]- N14、焊点灰暗：
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此现象分为二种(1)焊锡过后一段时间,(约半载至一年)焊点颜色转暗，经制造出来的成品焊点即是灰暗的.
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$ ]0 F3 t; x% M* X0 A（1）焊锡内杂质:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.

1 H2 {8 |$ c8 K3 S% @（2）助焊剂在热的表面上亦会产生某种程度的灰暗色,如RA及有机酸类助焊剂留在焊点上过久也会造成轻微的腐蚀而呈灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善.
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　　某些无机酸类的助焊剂会造成ZINC OXYCHLORIDE可用1%的盐酸清洗再水洗.

% `+ R! O/ ^3 H4 _+ R（3）在焊锡合金中,锡含量低者(如40/60焊锡)焊点亦较灰暗.
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7 K. L9 F+ I5 ]8 p. @1 V15、焊点表面粗糙:

6 w/ F6 ?3 m7 F6 f 焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变.

' Z. ?6 u1 K8 v% d（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.
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（2）锡渣:锡渣被PUMP打入锡槽内经喷流涌出因锡内含有锡渣而使焊点表面有砂状突出,应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡并应清理锡槽及PUMP即可改善.
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（3）外来物质:如毛边,绝缘材等藏在零件脚,亦会产生粗糙表面.
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7 y! O: ?8 `$ a" O+ w16、黄色焊点：

系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障.

, A4 Y( D  c* L6 \17、短路：
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; o" r; K& R9 U/ {! B+ J 过大的焊点造成两焊点相接.
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8 y# Q# s' H# m  i2 O4 S（1）基板吃锡时间不够,预热不足调整锡炉即可.

7 V& y# T3 I! T4 l) r, ?& T( ]( c4 C0 j（2）助焊剂不良:助焊剂比重不当,劣化等.

/ n& `3 N! a" v, x（3）基板进行方向与锡波配合不良,更改吃锡方向.

（4）线路设计不良:线路或接点间太过接近(应有0.6mm以上间距);如为排列式焊点或IC,则应考虑盗锡焊垫,或使用文字白漆予以区隔,此时之白漆厚度需为2倍焊垫(金道)厚度以上.

（5）被污染的锡或积聚过多的氧化物被PUMP带上造成短路应清理锡炉或
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更进一步全部更新锡槽内的焊锡.  

MrL1

波峰焊接过程中﹐焊料的杂质主要是来源于PCB上焊盘的铜浸析﹐过量的铜会导致焊接缺陷增多

Jame33

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,注意锡炉输送是否有异常振动.
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Memory00

绿色通常是腐蚀造成,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它化学产品,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.