波峰焊工艺中常见缺陷产生原因及防止措施

1、波峰焊工艺中常见缺陷产生原因及防止措施目 录序号缺陷名称页码1 假焊/虚焊 32 桥连 43 填充不良 54 不润湿/润湿不良 65 针孔 76 气孔/焊点空洞 87 冰柱 98 焊旗 109 表面裂纹 1110 焊点剥离 1211 不完全焊点 1312 焊料球 1413 助焊剂残留 1614 白色残留 1715 深色残余物及白色残余物 1816 焊锡网 1917 锡瘟 2018 锡须 2119 冷焊 2220 元件破裂 2321 球状焊点 2422 其它缺陷 25力拓国际(香港有限公司WWW.LTSMT.COM前 言当问题发生时,首先必须检查的是制造过程的“基本条件”,一般可将它归类为以下三

2、大因素:(1材料问题这些包括焊锡的化学材料,如助焊剂、油、锡、清洁材料,还有PCB的包覆材料,如防氧化树脂、暂时活永久性的防焊油墨及印刷油墨等。(2焊锡润湿性差这涉及所有的焊锡表面,像元件(包括THT及SMT元件、PCB及电镀通孔都必须被列入考虑。(3生产设备偏差这包括机器设备和维修的偏差以及外来的因素、温度、输送带速和角度、还有浸锡的深度等等,都是和机器有直接相关的参数。除此之外,通风、气压降低和电压的变化等等外来因素也都必须被列入分析的范围之内。假焊/虚焊定义:虚焊与假焊都是指焊件表面没有充分上锡,焊件之间没有被锡固定住,主要是由于焊件表面没有清除干净或焊剂用得太少所引起的。假焊是指表面上

3、看焊住了,但实际上并没有焊上,有时用手一拔引线就可以从焊点中拔出。虚焊是焊点处只有少量的锡焊住,造成接触不良,时通时断。 成因:(1 元件焊端、引脚、印制板焊盘氧化或污染,或印制板受潮;(2 片式元件端头金属电极附着力差或采用单层电极,在焊接温度下产生脱帽现象;(3 PCB设计不合理,波峰焊时阴影效应造成漏焊;(4 PCB翘曲使其与波峰接触不良;(5 传送带两侧不平行,使PCB与波峰接触不平行;(6 波峰不平滑,波峰两侧高度不平行,尤其电磁泵波峰焊机的锡波喷口如果被氧化物堵塞时,会使波峰出现锯齿形,容易造成漏焊、虚焊;(7 助焊剂活性差,造成润湿不良;(8 PCB预热温度太高,使助焊剂碳化失去

4、活性,造成润湿不良。防止措施:(1 元件先到先用,不要存放在潮湿环境中,不要超过规定的使用日期;(2 对印制板进行清洗和去潮处理;(3 采用三层端头结构,能经受两次以上260波峰焊温度冲击;(4 控制PCB翘曲度小于0.75%(IPC标准;PCB板翘曲度小于0.81.0%(经验;(5 设置恰当的预热温度。桥连(Bridge定义:桥连即相邻的两个焊点连接在一起,具体来说就是焊锡在毗邻的不同导线或元件之间形成非正常连接现象,随着元件引脚间距的变小及PCB线路密度的提高,这种缺陷出现的几率逐渐增加。在波峰焊中,桥连经常产生于SMD元件朝向不正确的方向、不正确的焊盘设计,元件之间的距离不足够远也会产生

5、桥连。(注:桥接不一定短路,而短路一定桥接 成因:(1 PCB板焊接面没有考虑钎料流的排放,线路分布太密,引脚太近或不规律;(2 PCB焊盘太大或元件引脚过长(一般为0.83mm,焊接时造成沾锡过多;(3 PCB板浸入钎料太深,焊接时造成板面沾锡太多;(4 PCB板面或元件引脚上有残留物;(5 PCB板面插装元件引脚不规则或插装歪斜,焊接前引脚之间已经接近或已经接触;(6 焊材可焊性不良或预热温度不够或是助焊剂活性不够;(7 焊接温度过低或传送带速度过快,焊点热量吸收不足。在SnCu钎料中,由于流动性较差,对温度更为敏感,这种现象非常明显;(8 钎料被污染,比如Fe污染形成的污染物或钎料的氧化

6、物会造成桥连现象。注:一定搭配的焊盘与引脚焊点在一定条件下能承载的钎料(锡膏量是一定的,如果处理不当,多余的部分都可能造成桥连现象。防止措施:(1 QFP和PLCC与波峰成45°,钎料流排放必须放置特殊设计在引脚角上;(2 SOIC元件与波峰之间应该成90°,最后离开波峰的两个焊盘应该稍微加宽以承载多余钎料;(3 引脚间距小于0.8mm的IC建议不要采用波峰焊(最小为0.65mm;(4 适当提高预热温度,同时考虑在一定范围内提高焊接温度(250ºC260270ºC以提高钎料流动性,但注意高温对电路板造成损伤及对焊接设备造成的腐蚀;(5 SnCu中可以添加

7、微量Ni以提高钎料流动性;(6 采用活性更高的助焊剂;(7 减短引脚长度(推荐为1.5mm,并成外分开15°,减小焊盘面积。返修:桥连可用一种特殊的电烙铁来返修处理。先增加一点助焊剂到桥连的地方,加热钎料合金并且沿着引脚移走电烙铁,一直到焊角顶端提起,带走多余的钎料。通过移走焊盘之间大量钎料来截断纤维。如果必要的话,用等丙烷、棉花球或刷子、麻布清洗返修点,直到所有助焊剂移走。检查焊点是否增加助焊剂可重新钎焊。填充不良(Poor Hole Fill定义:一般来说,由于钎料具有毛细管爬升性能,波峰达到板厚的2/3左右而无需完全漫过板面就能形成良好的焊点。但遇到某些特殊情况时就可能产生填充

8、不良现象,影响焊点可靠性。助焊剂涂敷方式由发泡型改为喷雾型时这种缺陷特别常见,免清洗助焊剂减少了助焊剂的使用量也增加了这种缺陷,主要原因是焊剂不能很好的涂敷到引脚及孔内部,由于存在压顶和隆起效应,很难通过毛细作用把钎料送到通孔的顶端。 成因:(1 PCB通孔镀层或元件引脚表面被污染,造成可焊性差,焊接过程中焊锡的爬升困难;(2 预热温度过低或是助焊剂活性差或是助焊剂涂敷不均匀,对通孔内壁的作用不够,直接影响钎料在其表面的润湿行为;(3 波峰高度不够或是导轨倾角太大;(4 PCB与波峰接触时间不够;(5(6 通孔孔径与引脚直径之间不匹配,直接影响钎料的爬升性能。防止措施:(1 采用足够活性的助焊

9、剂及喷涂量是避免填充不良的主要措施;(2 按要求选用PCB及元件,保护好材料表面镀层,否则改善PCB供应商;(3 提高预热温度(必要时加装顶部预热器;(4 调整波峰高度或放慢传输速度,增加浸锡时间;(5 通孔的孔径比引脚直径大0.15-0.4mm(细引脚取下限,粗引脚取上限。不润湿(Nonwetting/润湿不良(Poor Wetting定义:不润湿或润湿不良是指焊锡合金不能在焊盘上很好的铺展开,从而无法得到良好焊点,直接影响到焊点的可靠性。 不润湿 润湿不良成因:(1 PCB焊盘或引脚表面的镀层被严重氧化而不能被助焊剂完全清除,氧化层将熔融钎料与镀层隔开,钎料无法在氧化层上润湿铺展(注:PC

10、B和元件存储时间长或者存储条件不符合标准都可能造成这种情况;(2 镀层厚度太薄或是加工不良,很容易在组装过程中被破坏;(3 PCB焊盘或元件引脚被污染;(4 钎料或助焊剂被污染;(5 镀层与焊锡之间的不匹配很有可能产生润湿不良现象;(6 焊接温度不够,波峰接触时间短。相对SnPb 而言,常用无铅焊锡合金的熔点升高且润湿性大为下降,焊接温度较低时其润湿性很弱;(7 预热温度偏低或助焊剂活性不够,使得助焊剂未能有效去除焊盘及引脚表面氧化膜;(8 助焊剂喷涂量不足或喷涂不均匀。防止措施:(1 按要求储存板材以及元器件,不使用已变质的焊接材料;(2 选用镀层质量达到要求的板材。一般说来需要至少5m厚的

11、镀层来保证材料12个月内不过期;(3 焊接前黄铜引脚应该首先镀13m的镀层,否则黄铜中的Zn将会影响到焊接质量;(4 合理设置工艺参数,适量提高预热或是焊接温度,保证足够的焊接时间;(5 氮气保护可以改善各种焊锡的润湿行为。针孔(Blow Hole定义:针孔即焊点上的小孔,通常出现在焊点上通孔附近的位置。 气体来源:PCB内部吸潮气,特别是采用较廉价的基板材质或者使用较粗糙的钻孔方式,焊盘通孔处在储存过程中就更加容易吸潮;PCB或者元件引脚在插件工序或存储过程中沾染了外部有机物,而这些有机物在经历高温焊接时就会释放出气体;PCB或者元件引脚制造过程中通常存在电镀工序,有时为了达到光亮效果会在电

12、镀时使用过量光亮剂,而这些光亮剂经常与金属同时沉积在镀层表面,在经历高温焊接时就会挥发释放出气体。产生过程:其一:在高温焊接过程中,由于以上原因形成的蒸气会产生高压作用,其逸出途径主要是PCB板通孔;其二:材料间膨胀系数的不匹配会造成通孔铜层的破损。焊接过程中产生的气体很容易通过破损的铜层进入到钎料合金中。焊点表面最先凝固,随后气体在逸出过程中就会产生针孔现象。防止措施:(1 选用合适的PCB板;(2 对板材进行良好的储存;(3 焊前对板材进行烘烤处理,一般为120°C条件下烘干2小时左右,如果无效则要作印刷电路板的气体泄露试验;(4 要求加工商保证通孔铜层厚度至少25m;(5 通过

13、溶剂清洗PCB或引脚表面污染物。气孔/焊点空洞(Void定义:气孔和针孔在成因上有很大区别,不能视为由同一原因在不同程度下造成的两种状态。焊点内部填充空洞的出现与助焊剂的蒸发不完全有关。焊接过程中助焊剂使用量控制不当的很容易出现填充空洞现象。助焊剂的涂覆量过大,过多的助焊剂溶剂在经过波峰时由于焊接温度的升高,使这些溶剂产生气化形成蒸汽,混入液态无铅焊料中,在PCB离开波峰时由于焊点的尺寸较小,凝固速度较快一些来不及逸出焊点的蒸汽,在焊点内部形成内部气孔,严重影响接头的可靠性。少量的空洞的出现对焊点不会造成太大影响,但大量出现就会影响到焊点可靠性。 成因:(1 PCB、元件引脚等焊材表面氧化、污

14、染或PCB吸潮后焊接时产生气体形成空洞;(2 操作过程中沾染的有机物在焊接高温下产生气体形成空洞;(3 钎料表面氧化物,残渣,污染严重;(4 焊接过程中涂敷了过量的助焊剂(或是锡膏中助焊剂比例偏大,难以在焊点凝固之前完全逸出;(5 预热温度偏低,助焊剂中的溶剂难以完全挥发,停留在焊点内部就会造成填充空洞现象;(6 焊接时间过短,气体逸出的时间不够的话同样会产生填充空洞;(7 波峰高度过低,不利于排气;(8 波峰焊通孔孔径与元件引脚之间搭配不当会影响助焊剂的逸出行为;(9 无铅焊锡合金凝固时一般存在有4%的体积收缩,如果最后凝固区域位于焊点内部的话同样会产生空洞。防止措施:(1 PCB、元件等焊

15、材先到先用,不要存放在潮湿环境中,不要超过规定的使用日期,对印制板进行清洗和去潮处理;(2 每天结束工作后应清理残渣;(3 采用合适的助焊剂涂敷方式,以获得均匀的涂敷量。助焊剂不是涂敷得越多越好;(4 调整工艺参数,控制好预热温度以及焊接条件;(5 避免操作过程中的污染情况发生;(6 波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处;(7 合理搭配板材与元件。冰柱(Icycling定义:组装板上形成的不正常的圆锥状或钉状的焊点就是通常所说的冰柱(拉尖。冰柱影响到电气最小间隙原则时是不可接受的,通常说来冰柱长度应该小于0.2mm。 成因:在钎料脱离板面回落到波峰上的过程中,能造成钎料快速凝固的因素都可能促

16、进冰柱产生。(1 基板或引脚的可焊性差;(2 助焊剂活性不够或喷涂量不足,造成钎料在焊盘或是引脚表面润湿不良;(3 大体积元件在预热段吸热不足或焊接温度过低;(4 浸锡时间过长导致焊点分离时助焊剂不足;(5 波峰向后流量不当,速度过快;(6 出波峰后之冷却风流角度不对,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;(7 引脚接触到钎料当中的氧化渣;(8 通孔孔径与引脚直径之间比例不当或元件脚过长。防止措施:主要从提高钎料的润湿行为方面着手。(1 更换强活性助焊剂或调整喷雾流量;(2 适当提高预热(或加装顶部预热器以及焊接温度,使多余的锡流到锡槽来改善;(3 调整后喷嘴宽度或输

17、送速度;(4 调节后挡板高度,控制波峰向后流量;(5 及时清理钎料表面氧化渣;(6 按要求匹配PCB板与元器件或对元件预加工。焊旗(Solder Flag定义:引脚上粘附了钉状或旗状钎料即通常所说的焊旗,焊旗对焊点质量不会构成太大威胁,但还是会间接造成桥连等现象,应尽量避免。 成因:(1 钎料被大量氧化,PCB板脱离波峰时氧化渣粘附在引脚上。这种情况下焊旗方向大多与引脚方向一致,也有部分与引脚成一定夹角;(2 不连续的助焊剂涂敷或助焊剂活性差(这种情况在焊点表面还应看见锡网现象;(3 波峰焊料喷出的控制差或波形不平整造成部分引脚沾锡更多;(4 对于大的元器件,由于其引脚分散比较开,预热时由于元

18、器件的遮蔽作用,板的预热效果不是很好,与波峰接触时冷却速度比较快,可能造成焊旗;(5 焊接温度过低或传送带速度过快,使熔融钎料的黏度过大;(6 元件引脚焊接性差或是被氧化,难以产生润湿的同时,沾锡也难以回落到波峰中,从而产生焊旗现象;(7 元件引脚过长使其在经过波峰时接触到氧化层,从而易于产生焊料悬旗或是短路。防止措施:(1 涂敷适量助焊剂。在板脱离波峰的时候应确保板面上还有适量助焊剂能产生气氛防止钎料氧化;(2 针对钎料被大量氧化的情况,采用尽可能低的波峰温度,有助于减少钎料氧化;(3 最好能将波峰尾流速度和方向调整至与PCB离开波峰的速度和方向一致;(4 提高预热温度,增加元件浸在波峰中的

19、时间;(5 减短引脚长度,减少钎料粘附和助焊剂作用距离;(6 氮气环境也减少焊旗现象。表面裂纹(Surface Crack定义:通孔焊点表面裂纹是一种较常见的缺陷,如图单面板焊点裂纹失效,产生原因是由于焊点中引脚、钎料及PCB厚度方向的膨胀与收缩不匹配造成的。在这种情况下,失效起源于原始设计,没有考虑到组成焊点的材料热性能因素及实际操作温度。根据IPC标准,深入到焊点内部并影响到焊点机械或电气性能的裂纹被视为焊点缺陷。表面裂纹都是由焊点内部应力引起的,但有多种不同的原因可以产生这种应力,各自造成的裂纹外观和位置也略有不同。 设计因素:(1 焊接接头组成材料在焊接过程中膨胀和收缩不一致,通常这种

20、情况在非共晶钎料(如SAC中出现较多;(2 焊接过程中PCB板厚度方向变形过大,凝固时回复原来位置时拉动钎料表面延长,容易造成表面裂纹现象。材料因素:(1 焊点钎料凝固时一般存在4%的体积收缩,如果表面处于最后凝固位置的话就有可能产生表面凹坑或时裂纹现象;(2 无铅钎料中混入Pb的话也可能产生表面裂纹。Pb与无铅合金之间形成的低熔脆性相很容易成为裂纹起源,裂纹可以延晶界或是穿晶向焊点内部传递。生产因素:(1 焊接过程中元件固定不当以及工人操作不当会产生表面裂纹。防止措施:(1 焊接中采取合理的夹持方式,避免PCB变形太大;(2 在SAC中加入少量Ni改善钎料结晶特性;(3 采用合适的焊接工艺,

21、比如提高预热温度,选取恰当的冷却方式。冷却方式选择可以在一定程度上控制焊点的微观形态以及应力集中现象;(4 加强生产管理,避免材料受到污染和误操作。焊点剥离(Fillet Lifting定义:Fillet Lifting是指钎料与引脚端点之间形成的弯月面,焊点剥离现象是在使用无铅钎料后较常见的一种焊点缺陷。 成因:(1 常用的FR4在Z方向的膨胀系数远大于焊盘与钎料,在焊点凝固过程中板的收缩作用下产生应力,可能造成焊点剥离现象;(2 冷却过程中印刷电路板上的热量会通过镀层向热导率非常好的Cu焊盘传递,从而造成了与焊盘接触部分焊料与其他焊料非同步凝固,可能造成焊点剥离现象; (3 钎料中含有Bi

22、、In、Pb等元素时会形成低熔相,使得焊点凝固行为不一致(Sn-Bi共晶温度138,Sn-In共晶温度 120,Sn-Pb-Bi 共晶温度96,低熔相聚集在钎料与焊盘交界处会形成非同步凝固,造成焊点剥离现象;(4 冷却速度过慢,焊点中会产生成分偏析从而使得焊点出现应力集中现象,也可能产生剥离现象。防止措施:(1 尽量选用膨胀系数相匹配的材料,同时减少Z方向的热膨胀系数;(2 避免钎料的Pb污染,加强生产管理,最好能做到元器件外线表面镀层以及PCB的表面保护层均无铅化;(3 如无特殊要求尽量少采用含Bi、In的钎料;(4 尽量采用快速冷却,使焊点中成分分布均匀,减少成分偏析和应力集中现象。不完全

23、焊点(Incomplete Solder Joint定义:不完全焊点主要出现在单面板上,体现为焊盘上一部分区域没有钎料或只有少量残留,不与引脚之间直接通过钎料相连接。 成因:(1 通孔孔径与元件引脚直径不匹配;(2 铜板表面冲孔和冲压过程中形成了焊盘毛刺,板在某些区域的偏离使焊接出现困难;(3 助焊剂喷涂不均匀,集中在焊盘一端;(4 导轨传输角度过大,接触时间太短;(5 焊接温度设置过高;(6 焊盘表面被氧化或污染;(7 元件引脚的可焊性差或助焊剂的老化;(8 焊料不能很好的润湿引线终端,但可很好的润湿通孔,是因为铜线插脚在焊接前没有很好的镀层,以防止Zn向焊料中扩散,降低焊料的润湿性。防止措

24、施:应根据实际情况判断造成不完全焊点的可能原因,并进行有针对性的改进措施。(1 焊孔直径应大于引脚直径0.25mm左右,不宜太大;(2 适当降低传输角;(3 适当降低焊接温度;(4 元件镀层适当、可焊性好(一般保质期12个月;及时更换助焊剂(40小时换一次。焊料球(Solder Ball定义:板上粘附的直径大于0.13mm或是距离导线0.13mm以内的球形状焊料颗粒都统称为焊料球。焊料球违反了最小电气间隙原理,会影响到组装板的电气可靠性,IPC规定600mm2内多于5个焊料球则被视为缺陷。下板面焊球是在PCB离开焊料波峰时,由于表面张力的作用焊料最初是粘附在引脚表面镀层上的,直到重力分量增加到

25、可以克服表面张力之后,焊料才会与元件引脚分离。回到锡槽中的焊料犹如在水中投入一粒“石子”会激起水花一样会激起一些液态焊料飞溅,从而使一些小的焊料颗粒最终附着在印刷电路板表面,形成焊料球缺陷。正因为如此,焊料球缺陷才会主要集中于通孔或者表面贴装焊盘附近。需要指出的是,氮气保护环境可能会增加焊球缺陷。如前所述,氮气保护波峰焊设备在锡炉区域的氮气纯度很高,其氧含量一般在500ppm左右,也就是说熔融焊料表面几乎没有氧化物存在。那么上述的“石子”效应就会更为剧烈,激起更多的液态焊料颗粒飞溅,最终导致更多的锡珠缺陷。焊料球在一定程度上指的就是焊料吸附,焊料润湿了路径但是被镀层抵制;也可能是波峰焊过程中随

26、着助焊剂固化附着在PCB表面,有时也会沾附在PCB塑胶物表面,如防焊油墨或印刷油墨,因为这些油墨焊接时会有一段软化过程容易沾钎料球。上板面焊球一般是指在波峰接触时由于助焊剂的作用而放出气体或是气流扰动焊料回流到锡炉造成焊料分散,溅射到焊盘上,在接头区域形成焊料球。由于钎料本身内聚力的因素,使这些钎料颗粒的外观呈球状。 成因:焊料球的产生与焊点的排气过程紧密相连。焊点中的气氛如果未及时逸出的话可能造成填充空洞现象,如果逸出速度太快的话就会带出焊锡合金粘附到阻焊膜上产生焊料球,焊点表面已凝固而内部还处于液态阶段逸出的气体可能产生针孔。(1 PCB板通孔附近含有过多的水分,如果孔壁金属镀层较薄或有空

27、隙,水汽通过孔壁溢出,如过孔内有钎料,当钎料凝固时水汽就会在钎料内产生空隙(针眼,或挤出钎料在印制板正面产生钎料球;(2 阻焊膜未经过良好的处理,阻焊膜的吸附是产生焊料球的一个必要条件;(3 助焊剂的配方中含水量过高及工厂环境湿度过高,或助焊剂使用量太大,汽化形成的气泡溢出时带走部分钎料产生焊球;(4 PCB预热温度不够(预热温度标准为:酚醛线路板一般为80100,环氧线路板为100120,助焊剂未能有效挥发,进入波峰时多余的焊剂受高温蒸发,将钎料从钎料槽中溅出来;(5 波峰焊中液滴回落到波峰上溅起的锡粘附造阻焊膜上产生焊料球,使用氮气保护的时候更为明显。(焊接面焊料球成因。防止措施:(1 合

28、理设计焊盘;(2 通孔铜层至少25m且无空隙,以避免板内所含水汽的影响;(3 采用合适的助焊剂涂敷方式,减少助焊剂中混入的气体量;发泡方式中,在调节助焊剂的空气含量时,应保持尽可能产生最小的气泡,泡沫与PCB接触面相对减小;(4 适当提高预热温度,使线路板顶面的温度达到至少100,既可以消除钎料球,又可以避免线路板受到热冲击而变形(5 对板进行焊前烘烤处理;(6 采用合适的阻焊膜,相对来说平整的阻焊膜表面更容易产生焊料球现象;(7 增加印刷电路板的表面粗糙度,从而减小锡珠与印刷电路板表面的接触面积,也有利于锡珠回落到锡槽中去。助焊剂残留(Flux Residues定义:超过75%的欧洲厂商正在

29、用免清洗低残留助焊剂,助焊剂残留主要与助焊剂成分和恶劣的工艺条件有关。使用免清洗工艺后,助焊剂残留现象时而出现,板面存在较多的助焊剂残留的话,既影响了板面的光洁程度,又对PCB板本身的电气性也有一定的影响。 成因:(1 助焊剂(锡膏选型错误。比如要求采用免清洗助焊剂的场合却采用松香树脂型导致残留较多;(2 助焊剂中松香树脂含量过多或是品质不好容易造成残留过多;(3 清洗不够或是清洗方法不当不能有效清除表面残留;(4 工艺参数不相匹配,助焊剂未能有效挥发掉;(5 预热温度设定不当,很多免清洗助焊剂需要合适的预热温度才能较彻底的消除;(6 波峰接触时间不当。防止措施:(1 正确选用助焊剂,参照助焊

30、剂生产商提供的参数进行预热;(2 采用严格的预热工艺来减少残留;(3 波峰焊中延长与波峰接触时间可以减少助焊剂残留;(4 增加前流向波的冲洗作用,可以减少助焊剂剩余;(5 采用惰性气体软钎焊可有效减少残留(焊膏;(6 对需要清洗的板进行恰当的清洗处理。白色残留定义:过波峰或清洗后,有时候基板上会有白色残留物;电路板制作过程中残留杂质或者采用不正确的固化工艺,在长期储存下也会产生白斑。最常见的白色残留物是残留的松香,一般不会影响到表面绝缘电阻,但是很多电子产品制造商不能接受这种外观。现在市场上很多助焊剂已经有意识的减少松香使用量,甚至完全不用。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

31、改善。 成因:(1 助焊剂与电路板的防氧化保护层材料不兼容;(2 电路板制作过程中所使用的溶剂使基板材质发生变化,尤其是在镀镍工艺中的溶液经常会造成此问题,建议存储时间越短越好;(3 助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化未能及时更换,一般来说发泡型助焊剂应该每周更新,浸泡型助焊剂每半个月更新,喷雾型助焊剂每月更新; (4 清洗基板的溶剂水分含量过高,降低清洗能力并产生白斑,应更换清洗剂。深色残余物及白色残余物定义:黑色残余物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。成因:(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

32、 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;(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定义:绿色残留物绿色残余物通常是腐蚀造成,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,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。绿色残留物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。绿色残留物是氧化铜与 ABI

33、ETIC ACID (松香主要成分的化合物,此物质是绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影响品质但客户不会同意应清洗。定义:白色腐蚀物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。焊锡网(Solder Webbing定义:焊锡网通常指板面与波峰相接触位置出现的网状残留物,它可能造成短路等情况。 成因:焊锡网的形成与粘附到板上的氧化物或是钎料有关。(1 预热温度过低,

34、PCB与元件与波峰接触时的低温使溅出的钎料粘在PCB表面;(2 焊接温度过高,助焊剂挥发过快,钎料氧化严重;(3 助焊剂涂敷量过低(同时还可能产生冰柱和桥连;(4 基板制作时选用阻焊膜或残留某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之后产生黏性黏着焊锡形成锡网,可用丙酮、氯化烯类等溶剂来清洗。若清洗后还是无法改善,则有基板层材加工不正确的可能,及时回馈基板供货商;(5 锡渣被卷入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,进行良好的锡炉维护和锡槽正确的锡面高度(一般状况不喷流时锡面离锡槽边缘10mm高度 。防止措施:(1 调整工艺参数,保证焊接过程中板面上有足够的助焊剂从而能产生气氛防止钎料过度氧化;(2

35、选用合适的阻焊膜,控制阻焊膜粗糙度;(3 氮气情况下会减少焊锡网的发生。锡瘟(Tin Pest定义:13或更低的温度条件下Sn会发生同素异形转变,由灰白色的-Sn(四角形晶体结构转变为白色脆性的粉末状-Sn(立方晶体结构,转换产物就称为锡瘟。该转变速度在-30的时候达到最大值。锡瘟会造成焊接接头的整个的瓦解。锡瘟首先出现在表面,然后逐渐扩展到焊点内部。航空以及军事电子经常在该转变温度范围内作业,其长期可靠性受到了极大的挑战。 防止措施:可以通过Sn的合金化来防止甚至是消除锡瘟,比如Sn与Bi、Sb的合金,或是与Sn 有良好互溶性的Pb。Bi、Sb可以在Sn只溶解0.5%或是更少,但是Pb的溶解

36、量至少要达到5%才能起到作用。传统的SnPb共晶中Pb的含量在37%,所以以前并没有发现锡瘟现象。锡须(Tin whisker定义:锡须是镀层表面生长出来的细丝状锡单晶。锡须可能造成短路危险,引发灾难性后果。无铅环境中更容易出现锡须现象。锡须形成与生长的驱动力为应力梯度。也就是说,表面镀层的某些晶粒受到周围的正向应力梯度场的作用(该晶粒承受压应力而导致晶须从该晶粒形成与生长。应力梯度来自于金属间化合物的形成,或者说是镀层材料与基体材料的热膨胀系数不匹配,在承受载荷时导致的热应力。锡须的形成与生长和再结晶密不可分。也就是说,在内部位错微应力场和环境温度的作用下,某些晶粒发生再结晶。而再结晶晶粒与

37、周围晶粒在自由能方面的不匹配导致整个系统向自由能最小方向演化,晶须的形成与生长就是这个最小化过程的自然产物。 成因:表面镀层的某些晶粒受到周围的正向应力梯度场的作用(该晶粒承受压应力而导致晶须从该晶粒形成与生长。应力梯度主要有两个来源:(1金属间化合物的形成时产生;(2镀层材料与基体材料的热膨胀系数不匹配,在承受载荷时导致的热应力。锡须的形成与生长和再结晶密不可分。在内部位错微应力场和环境温度的作用下,某些晶粒发生再结晶,而再结晶晶粒与周围晶粒在自由能方面的不匹配导致整个系统朝自由能最小方向演化,晶须的形成与生长就是这个最小化过程的自然产物。注:其中纯Sn镀层更容易出现锡须现象,而bright

38、 tin又比matte tin严重。Cu引线比42合金更容易产生锡须现象。防止措施:(1 镀层进行退火、熔化、回流等热处理。最常用的是退火,后两者在根本上是一致的,即将镀层熔化再凝固。不同的是熔化是浸在温度略高于镀层材料熔点的油中; (2 采用Ni、Cu等中间镀层,其主要作用:1提高表面镀层的耐腐蚀能力;2作为基板材料与表面镀层材料之间的扩散阻挡层;3改变表面镀层内部的应力状态; (3 镀层进行合金化处理,加入Pd、Ag、Bi、Ni、Cu、Fe、Zn等元素。冷焊(Cold Solder定义:冷焊一般指焊点存在不平整表面,没有形成良好吃锡带,严重时甚至在引脚周围产生褶皱或裂纹,影响焊点的使用寿命,组装板使用一段时间之后就会失效。 成因:(1 焊盘或引脚发生氧化现象,焊接性能不好;(2 传送带或导轨的机械震动导致焊点冷却时受到外力影响而产生紊乱;(3 焊接温度过低或传送带速度过快,使焊接时间过短,且熔融钎料的黏度过大,使焊点表面发皱。防止措施:(1 排除焊接时的震动源;(2 焊前检查引脚以及焊盘是否发生氧化现象,有的话则及时进行去除氧化处理;(