Transcript 树脂型助焊剂

Wave Process
介绍的大纲
Wave Soldering Process的目的
Wave solder process的目的是：在很短的时间内，通
过solder横过PCB的底部，提高许多solder joints，将
零件与PCB 紧密地结合。
Pin Through
Hole 零件
Surface
Mount
Device
Wave Soldering Process
Fluxing
Preheating
Soldering
Cooling
ELECTRA MACHINE (Only for reference)
锡/铅合金二元金相图
助焊剂类别
•树脂型助焊剂：天然松香，合成树脂
•有机助焊剂(OA)
•无机助焊剂(IA)
树脂型助焊剂
•非活性松香助焊剂(R )
–无活化剂，即将纯水白松香溶于有机溶剂中
•中等活性松香助焊剂(RMA)
–将松香溶于含有轻度活性活化剂的有机溶剂中，残留无离子及腐蚀性
•合成树脂助焊剂(SA)
–较水溶性有机助焊剂有更高活性且更易清洗
•活性松香助焊剂(RA)
–较RMA型有更高活性，多用于工业生产，焊后建议清洗
•超活性松香助焊剂(SRA)
–最强的且最有效松香型助焊剂，用于非常难焊接的部件。必须进行清洗
助焊剂成分
•溶剂
–异丙醇、各种醇类化合物、去离子水（Volatile Organic
Chemical Free)等
•天然松香／合成树脂
–松香九成以上是一些有机酸的混合物，余下
的是非酸性物质
•活化剂
–有机酸、卤化物
•发泡剂
Flux Station
•
应有方法:
超 声波 ; Wave Flux; 泡沫Flux; 喷雾 Flux
• Flux的作用：
•清除保护层
•去除氧化物, 硫化物和其它能产生反应的物质
•防止焊接工艺升温过程中焊点再氧化的产生
•减低焊点表面张力，提高焊料的润湿性
•保护焊点免受腐蚀和环境影响
•在PCB表面形成一层保护膜, 防止板沾上焊锡
助焊剂在焊接时的作用原理
2HX + MO  M2+ + 2X- +H2O
2RCOOH + MO  M 2++ 2RCOO- + H2O
HX: 无机酸
MO: 金属氧化物
RCOOH: 有机酸
X- / RCOO- : 负离子
M2+ : 金属正离子
Flux Station
•
外形
泡沫 Flux
超声波 Flux
Preheat Station
•预热的作用
• 作用于助焊剂
–挥发溶剂
–激活活性物质
–与保护层混合于
• 作用于板面
–减少热冲击
–减少热应力作用
预热
•预热温度（PCB 顶面温度）
–预热温度通常为
•单面板：80 -90 ºc
•双面板：90-110 ºc
•多层板：100-120 ºc
•对松香型助焊剂可稍高一些
•传送带速度
–传送带速度通常为
•45-120cm/min
Preheat Station
•
外形
波峰焊接
•焊料温度：250 ºc±5 ºc
•接触宽度：3-8cm
•传输带速度：0.7-2.0cm/Sec
•焊接深度：1>深度>1/2板厚
杂质对焊接的影响
Element
Effect Level
Observation
Al
0.0005 to 0.001%
增加氧化，使焊点表面粗糙
Sb
<0.5%
轻微降低可焊性
>2.5%
进一步减小扩散面积
>5%
润湿性降低
Bi
>3%
降低润湿性，增加氧化
Cd
>0.01% (max. 0.002% 增加氧化，使焊点表面粗糙
Cu
>0.3 to 0.4%
焊料外观粗糙，降低焊料流动性。由于焊
料合金中锡含量减少而造成熔点上升。
Au
>0.02%
降低流动性，使焊点不光亮。
Fe
>0.02
降低流动性，使焊点不光亮。
Ni
>0.02%
使焊点粗糙
P
>0.01%
降低润湿性，使焊点粗糙
不被认为是杂质
Ag
S
>0.0015%
Zn
0.2%<
<0.5%
由于SnS, PbS的生成使焊点粗糙
增加氧化，降低润湿性并使得焊点外观粗
糙。
Molten Solder Station
•
外形
Molten Solder Station
• 实物外形
Cooling Station
• 功能 :
致冷制程是将PCBA板温下降至室温，以利
于PCBA焊点的牢固结合。
致冷制程是通过用风扇来提高热量的散发而
得以致冷。板温的下降速度不能太快，就如同板
温的上升速度一样。制程中焊点离开锡波时间需
足够，以利于板温的下降至室温。
Wave Process中化学用剂 (flux)
Flux Spec资料参阅
Wave Process 中的管控工具：
› 温度计（热电偶）（Thermometer）
› 比重计（Densimeter）
› 水平测试仪（Level Checking）
› Profil测试仪（Profiler）
Profile 的 制 作
Step 1>> 准备阶段
需要的项目：
已装有SMT &PTH 零件之 PCBA
热电偶( K type)
高温焊锡丝
310oC (5Sn/95Pb)
280oC (10Sn/90Pb)
高温胶带
Solder Iron station with high heat setting
定义 Thermo Couple wire on the PCB的位置
Profile 的 制 作
Step 2>>建立 Wave-soldering
最少化的 2 个位置：
PCB top side
PCB bottom side
选取焊接热电偶的位置
用高温胶带保护PCB之线路
依据WI做Profile，应当 跟踪产品的操作指令
Profile 的 制 作
Step 3>> 连接热电偶与Profiler，并使之过锡炉
通过调节器的作用，达到锡炉的稳定
Profiler & PCBA 的温度，须达到室温方可再次使用
Step 4 >>利用软件分析 Profile，并且调整参数，使之符合产
品规格
Profile & Parameter的调整

Profile：
Preheat Temp.；Ramp Rate of Preheat；Peak Temp. of Top Side；
Peak Temp. of Bottom Side ；Wetting Time.

Parameter：
Flux Flowmeter；Conveyor Speed；Preheat Temp.；Solder Pot Temp.；
Wave High；Solder Pot High.
Profile & Parameter的调整
Profile
Parameter
Preheat Temp. and Ramp Rate of Preheat  Conveyor Speed；Preheat Temp.；
Machine Speed；Preheat Temp.；Solder Pot
Peak Temp. of Top Side  Temp.； Wave High；Solder Pot High.
Peak Temp. of Bottom Side 
Wave High；Solder Pot High; Solder Pot Temp.
Conveyor Speed
Wetting Time  Wave High；Solder Pot High; Conveyor Speed
怎样建立一个新产品?
 制定Profile的要求;
 调节 preheat 温度and speed;
 确定speed as wetting time(wave on);
 确定 the preheat(wave off);
 确定 profile and parameter.
Profile
Wetting Or Contact Time 1-5 s
Ramp Rate 1-2OC/sec
< 1 ~ 2 OC
Top Max. Temp. < 160 OC
Preheat :Reference to Flux Spec.
Wave Fixture
See Fixture Design Guideline Training
功能：

预防PCB的变形;

固定 PTH components;

预防 PTH component的Missing ;

选择 wave;


提高产品产量;
...
Wave Fixture
原材料



环氧树脂（Epoxy Resin，yellow)-------FR4
CDM & Durastone
G10 & G11
合成物：

Fixture Main Body

Fixture Strength Bar

Fixture Cover or Clamp
锡炉中铜杂质的处理方法 I
• 先把锡炉升温到290-310摄氏度。到温后，不断搅动锡
炉中的锡水约30-50分钟；
• 让锡炉自然降温至210摄氏度左右；
• 此时在锡水表面会有一些针状结晶物出现，这些结晶物便
是铜锡合金（铜合金杂质），小心将这些杂质除去。
• 抽取除过铜的锡水做光谱分析。
锡炉中铜杂质的处理方法 II
• 将锡锅温度降到191-207 C焊料固相线，大部分铜形成长针状铜
锡化合物，并浮在焊料上部, 小心将其去除。
• 此方法的效率取决于在不使槽内焊料固化的情况下，能降低
多少温度和保持多长时间，要求大于8小时。
• 抽取除过铜的锡水做光谱分析。
波峰焊造成的主要缺陷
波峰焊主要有以下缺陷：
开路
桥接
孔内上锡不足
溢锡
冷焊
焊料球
1.开路
机器/工艺方面
可能原因
物料/工艺方面
改进措施
可能原因
改进措施
1.振动波太低
增大振动波
1.助焊剂的固体含量太多
改助焊剂
2.波高太低
提高波高
2.锡锅内杂质太多
换锡
3.Nozzle被阻塞
清洗Nozzle
3.板子弯曲
换料
4.夹具变形
修理夹具
4.有胶水在SMD 焊盘上
检查机器点胶量
的稳定性
5.传送Finger变形
换Finger
5.焊盘上有阻焊膜
换PCB板
6.机器/Nozzle/传送带不水平
调水平
6.焊盘/元件的可焊性不好
换材料
7. 传送带速度太快
降低速度
7.焊盘和其他元件靠得太近
修改设计
8.进板方向不恰当
改变进板方向 90，180，270
8.焊盘超出元件的部分太少
修改设计
9.助焊剂活性太低
换助焊剂
9.阴影效应的影响
修改设计
10.阻焊膜离焊盘太近
修改设计
2.桥接
机器/工艺方面
物料/工艺方面
可能原因
改进措施
可能原因
改进措施
1.波高设置不恰当
修正波高设置
1.助焊剂活性太低
换助焊剂
2.助焊剂不够
增加助焊剂量
2.板子弯曲
换料
3.夹具变形
修理夹具
3.有胶水在SMD 焊盘上
检查机器点胶量的稳定性
4.传送Finger变形
换Finger
4.焊盘上有阻焊膜
换PCB板
5.机器/Nozzle/传送带不水平
调水平
5.焊盘/元件的可焊性不好
换材料
6. 传送带速度太慢
提高速度
6.焊盘和其他焊盘靠得太近
修改PCB板设计,修改夹具
设计使PCB板45度焊接。
7.进板方向不恰当
改变进板方向 90，180，
270
7.元件错位
调整贴装程序
8.SOIC 元件
加一个拉锡的焊盘
3.孔内上锡不足
机器/工艺方面
可能原因
物料/工艺方面
改进措施
可能原因
改进措施
1.振动波太低
增大振动波
1.锡锅内杂质太多
换锡
2.助焊剂活性太低
换助焊剂
2.板子弯曲
换料
3.夹具变形
修理夹具
3.孔内有阻焊的杂物
换料
4.传送Finger变形
换Finger
修改设计
5.机器/Nozzle/传送带
不水平
调水平
4.阻焊膜离孔/焊盘
太近
5.孔的镀层镀得不好
6.传送带速度太快预热
温度不够
降低速度
7.助焊剂量不够
增加助焊剂量
换料
4. 溢锡
机器/工艺方面
可能原因
改进措施
物料/工艺方面
可能原因
改进措施
1.板子太大太重
加加强筋
1.板子弯曲
换料
2.锡波太高
降低锡波
2.很重的元件被设计在
板子的中央
改变设计
3. 传 送 带 速 度 太
慢
加快传送带
速度
3.地线设计不好
修改设计
4.预热温度太高
优化程序
4.板子上有孔
用阻焊膜将
控封起来。
5.冷焊
机器/工艺方面
可能原因
物料/工艺方面
改进措施
可能原因
1.预热温度太低
调整预热温
度
1.元件/焊盘的可焊性
不好
2. 传送带速度太
快
检查调整
3.助焊剂活性太
低
换助焊剂
改进措施
换料
6. 焊料球
机器/工艺方面
可能原因
改进措施
物料/工艺方面
可能原因
改进措施
1.助焊剂活性太
低
换助焊剂
1.阻焊膜和助焊剂不兼
容
换阻焊膜或
助焊剂
2.振动波太高
检查调整
2.助焊剂有杂质
换助焊剂