技术分享｜选择性波峰焊焊接缺陷和改善措施

摘要：

关键词: 选择性焊接；焊接不良；桥连

桥连

定义：桥连，也叫连锡。是指元件端头、元器件相邻的焊点之间以及焊点与邻近的导线、孔等电气上不该连接的部位被焊锡连接在一起的现象。

原因分析和措施：

PCB预热不不足，熔融焊锡接触PCB瞬间温度下降，润湿性变差，相邻线路间焊点发生连锡；
可以通过调整合适预热温度和焊接峰值温度解决。
焊接温度过低，焊料粘度增加，流动性变差，产生连锡；
选择合适焊接温度解决。
元器件引脚、PCB焊盘不洁净，或被氧化，导致液态焊料在焊盘或元件引脚上的润湿性受到影响，在脱离瞬间，如果相邻元器件焊点的润湿角交叠，被迫不亲焊点的多余焊料粘在相邻焊点间，形成连锡；
针对元件引脚或PCB焊盘氧化，加强元器件存储控制或选择合格助焊剂。
通孔连接器引脚长，当连接器相邻引脚的润湿角交叠在一起的时候就可能发生连锡；
针对脚长超过标准的元件可采取预加工进行剪脚处理。
焊盘间距过窄，或者波峰焊焊嘴选择不当，导致锡拖不开，产生连锡；
焊盘需按照PCB设计规范来进行设计。
选择性波峰焊拖焊过程中，PCB导锡焊盘缺失、设计太细或距离太远，产生连锡；
将多引脚插装元件最后一个引脚的焊盘设计成一个导锡焊盘，设计必须符合DFM。
插装元件引脚不规则或插装定位歪斜，在焊接前引脚之间已经接近或已经碰上；
元件插装后必须目视检查，加强定位措施。
助焊剂活性差，不能洁净PCB焊盘，使焊料在铜箔表面的润湿力降低，导致浸润不良；
使用助焊剂之前点检助焊剂的比重，使用有效期内的助焊剂。
PCB有翘曲变形现象，导致吃锡深的地方锡流不顺畅，易产生连锡；
针对板变形翘曲有两种措施：a.加挡锡条；b.做载板。
焊料不纯，即焊料中所含杂质超过允许的标准，焊料的特性发生变化，润湿性变差，易形成连锡不良；
及时添加焊条或更换焊料，完善监测手段。

器件浮起

定义：插装元件过选择性波峰焊后元件本体有部分翘起，不在一个平面，或全部翘起。

原因分析和措施：

元器件不允许贴板密闭焊装，会造成气体排放不畅，以下原因分析与措施，都请考虑在规避上述问题的情形。

元件插装时不到位，没有贴板。

改善对策提高插装质量，插装完后需目视检查。
插装元件较松，若遇链条抖动幅度较大，已插装好的元件就可能由于抖动而不贴板；
调整链条运输状态，使其处于最佳。
PCB翘曲变形，可能会导致喷嘴顶起元件。
针对PCB翘曲变形可采取的措施有：a.控制PCB来料变形不良；b.调整波峰高度；c.采用挡锡条控制变形；d.做载板过选择焊。
孔径与脚径设计不合理，插装元件较松，且元件较轻，稍遇外力元件就会浮起，如链条抖动、喷嘴喷涂/焊接压力等。
针对元件插装较松问题可采取的措施有：a.采用压块或压盖过炉；b.采用点胶工艺；c.修改孔径与脚径比。

焊点不良

定义：焊点干瘪、焊点不完整，有空洞、插装孔以及导通孔中焊料不饱满或焊料没有爬到元件面的焊盘上。

原因分析和措施：

元件焊端、引脚、PCB焊盘氧化或污染，或PCB受潮，这几种情况会导致助焊剂无法完全清除氧化层或异物，氧化层或异物将熔融焊料与镀层隔开，焊料无法润湿铺展；元件脚部分镀层有问题或者不合格，元件脚可焊性差；
元器件先进先出，尽量避免存放在潮湿的环境中，不要超过规定的使用日期。针对元件脚镀层不合格需推动供应商进行改善。对PCB进行清洗和去潮处理。
助焊剂活性差，不能洁净PCB焊盘，使焊料在铜箔表面的润湿力降低，导致润湿不良；
使用助焊剂之前点检助焊剂的比重，使用有效期内的助焊剂。
助焊剂喷涂量不足或喷涂不均匀，导致助焊剂不能完全达到应有的效果；
助焊剂的喷涂量需调节到最佳值，一个焊点可实施多次喷涂。
PCB预热温度不恰当，PCB预热温度过高，使助焊剂碳化，失去活性，造成润湿不良；PCB预热温度过低，助焊剂活化不良或PCB板温度不足，从而导致锡温不足，使液态焊料润湿性变差；
调整适当预热温度。
PCB焊接温度不恰当，PCB焊接温度过高，会使焊料黏度过低；PCB焊接温度过低，液态焊料润湿性变差；
调整适当焊接峰值温度。
PCB焊盘镀层太薄或加工不良，使镀层在生产过程中脱落，导致焊盘可焊性变差；
针对PCB来料不良推动供应商改善加工质量。
金属化孔质量差或阻焊膜流入孔中，这两种情况会导致焊料无法在金属孔内扩散润湿；插装孔的孔径过大，焊料从孔中流出；
插装孔的孔径比引脚直径大0.2-0.4mm，细引线可取下限，粗引线可取上限。
物料无Standoff设计，过炉时物料内的气体无法逸出，只能从通孔处逸出，导致吹孔假焊问题；
可推动供应商修改物料或更换物料；设计必须符合DFM设计。
程序中坐标位置或方向设置有误，偏离焊点中心，导致焊点不良产生；
培训员工制程能力，提高其制程水平，制程时严格按照制程标准设置程序，程序制作后须作小批量测试。
焊锡喷嘴氧化，一侧锡不流动或流动性差。
焊锡喷嘴每两小时冲刷一次，每天上班前需点检，并定期更换。

试验准备

定义：元器件焊端和引脚周围被过多的焊料包围，或焊点中间裹有气泡，不能形成标准的弯月牙面焊点，润湿角θ＞90°。

原因分析和措施：

焊接温度过低，使熔融焊料的粘度过大；
调整适当的焊接峰值温度及焊接时间。
PCB预热过低，焊接时元件与PCB吸热，使实际焊接温度降低；
根据PCB尺寸、板层、元件多少、有无贴装元件等设置预热温度。
助焊剂的活性差或比重过小，导致焊料集中在一起无法扩散开来；
更换助焊剂或调整合适比重。
焊盘、插装孔或引脚可焊性差，不能充分浸润，产生的气泡裹在焊点中；
提高PCB板的加工质量，元器件先进先出，不要存放在潮湿的环境中。
焊料中锡的比例减少，或Cu的成分增加，焊料粘度增加，锡的流动性变差；
补充焊料以调节焊料合金成分。

锡珠

定义：散布在焊点附近的微小珠状焊料。

原因分析和措施：

PCB和元器件拆封后，或者烘烤除湿后，在产线上滞留时间比较长，导致PCB和元器件吸潮，水分含量多，过炉易发生炸锡，产生锡珠；

PCB板推荐按照贮时间规定焊接，超期贮存的应在使用前进行可焊性验证；焊接前去潮，去潮后滞留时间不超过8h。
镀层和助焊剂不相容，助焊剂选用不当，不仅不起作用，而且会破坏镀层，导致焊料润湿性变差，易产生锡珠；
选择正确助焊剂。
喷涂助焊剂量不合适、助焊剂吸潮、比重不合理，可能导致溅锡，已喷涂的助焊剂里的水分没有在过炉前烘干可导致溅锡；
按照标准控制助焊剂存储控制和涂覆量，采取措施防止助焊剂吸潮。
PCB焊盘加工不良，孔壁粗糙，导致锡液积聚而无法铺展开来，形成锡珠；
针对PCB质量问题，反映供应商改进PCB制造工艺，提高孔壁光洁度。
预热温度选择不当，PCB预热温度过低，导致可能存在的水分未充分挥发，易发生溅锡；
合理选择预热温度。
喷嘴波峰高度过高，锡液在流回锡缸时，由于波峰高度过高，溅出的锡珠变多；
针对选择焊波峰较高问题：a.调节合适波峰高度；b.加防锡珠罩。
PCB阻焊层材料Tg点低，在选择焊焊接过程中会变软，就像焊料合金粘在胶黏剂上一样；
选择高Tg点的PCB阻焊工艺材料将减少或消除锡珠。
焊锡喷嘴离开焊盘时溅锡，焊锡喷嘴离开焊盘时顺着元器件引脚延伸的方向拉出锡柱，在助焊剂的润湿作用/自身流动性/表面张力的作用下，锡液会在流回锡缸时溅出锡珠；
调整焊接时间及链速（喷嘴行进速度）等工艺参数。
焊接工艺差异，有预上锡工序比无预上锡工序产生锡珠多；
谨慎评估使用预上锡工序。（编者：本条仅供参考，欢迎讨论。）

掉件

定义：应焊接元器件的焊盘上，无器件。

原因分析和措施：

插装元器件焊盘与SMD元件间距一般应不小于5mm，若距离SMD元件过近，过选择焊时，将导致已焊接的SMD元器件焊料受热熔化，发生脱落；
优化设计。
喷嘴口径过大，焊接时易碰SMD元件，易发生元件掉落；
选择合适喷嘴。
程序坐标设置有误，可能会焊掉旁边SMD元件；
严格按照制程标准设置程序，结合上述两点。
元器件松动，链条抖动，插装元件易掉落；
针对元件较松的情况可采取：a.调整链条；b.增加压块过炉；c.调整孔径与脚径比。

焊点拉尖

定义：焊点顶部拉尖呈冰柱状，小旗状。

原因分析和措施：

PCB预热过低，使PCB与元器件温度偏低，焊接时元件与PCB吸热，焊料粘度较大，不易脱锡，形成焊锡拉尖；
根据PCB、板层、元件多少、有无贴装元件等综合考量，设置预热温度。
焊接温度过低，熔融焊料粘度过大，不易脱锡；
调整选择焊焊接峰值温度及焊接时间。
助焊剂活性差，导致焊锡润湿性变差；
选择合适助焊剂。
焊料不纯，如焊料中Cu合金超标，导致焊料流动性变差，易形成锡尖；
定时监控锡缸中焊料合金成分，对于不合格锡缸采取换缸或采取补充、稀释焊料调节焊料比例。
波峰高度高，元件底部与焊喷嘴接触；
调节适当波峰高度。
焊接元器件引线直径与焊盘孔径比例不合理，若插装孔径过大，大焊盘吸热量大，会导致焊点拉尖现象；
插装孔的孔径比引脚直径大0.2-0.4mm，细引线可取下限，粗引线可取上限。
元器件引脚过长或焊接时间过短，锡未脱离干净已冷凝；
针对元器件长脚必须采用预加工剪脚措施。
喷嘴中心偏离焊盘中心，导致元件脚浸锡不良；
定期检测选择焊设备精度。

冷焊

定义：又称焊锡紊乱。焊点表面呈现紊乱痕迹。

原因分析和措施：

链条震动，冷却时受到外力影响，使焊锡紊乱；

检查电压是否稳定，人工取、放PCB时要轻拿轻放。
焊接温度过低，使熔融焊料的黏度过大，加之可能的链条速度过快，焊点冷却过程中受力抖动凝结，表面发皱；
调整锡波温度及焊接时间，加强链条速度工艺控制。

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