助焊剂总体介绍和波峰焊焊接理论

助焊剂总体介绍和波峰焊焊接理论2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION大纲1.助焊剂的介绍

助焊剂的作用对助焊剂的要求助焊反应助焊剂的组成助焊剂的主要参数NL6825SIR特性的介绍助焊剂的分类

不同配方的助焊剂的特性助焊剂的选择3.无铅焊接对助焊剂的挑战无铅焊接的特点无铅工艺对助焊剂的要求OSP镀层介绍2.波峰焊焊接理论

焊接理论波峰焊焊接理论波峰焊参数对焊接的影响4.常见缺陷分析2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊剂的介绍2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊剂的作用金属同空气接触以后，表面就会生成一层氧化膜。温度越高，氧化越厉害。这层氧化膜会阻止液态焊锡对金属的浸润作用，好像玻璃粘上油就会使水不能润湿一样。助焊剂就是用于清除氧化膜，保证焊锡浸润的一种化学剂。FLUX这个字是来自拉丁文，是“流动”的意思助焊剂的作用：1.除氧化膜。其实质是助焊剂中的酸类同氧化物发生还原反应，从而除去氧化膜。反应后的生成物变成悬浮的渣，漂浮在焊料表面。2.防止氧化。液态的焊锡和加热的焊件金属都容易与空气中的氧接触而氧化。助焊剂溶化后，形成漂浮在焊料表面的隔离层，防止了焊接面的氧化。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION3.减小表面张力。增加焊锡的流动性，有助于焊锡的润湿。４.辅助热传导，将热量传递到助焊区2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION对助焊剂的要求对助焊剂的要求：1.熔点应低于焊料。2.表面张力，粘度，比重小于焊料。3.残渣容易清除或者不需去除。4.不能腐蚀母材5.少产生有害气体和刺激性味道。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊反应助焊剂的最主要的任务是除去金属氧化物。助焊剂反应的最通常的类型是酸基反应。在助焊剂和金属氧化物之间的反应可由下面简单的方程式举例说明

1.酸基反应MOn+2nRCOOHM(RCOO)n+nH20Sno2+4RCOOHSn(RCOO)4+2H2O

Mon+2nHXMXn+nH2OSnO2+4HClSnCl4+2H2O目前常用的水洗型助焊剂2.去氧化反应N2H4+2Cu2O4Cu+H2O+N22023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION从１．酸基反应清楚说明了助焊反应，但详细的反应相当复杂，例如：在锡铅的焊接中，在助焊剂HCl和铜之间的反应表示如下：Cu2O+2HClCuCl2+Cu+H2OCuCl2+SnSnCl2+CuCuCl2+PbPbCl2+Cu在氧化还原应后后，在焊接时反应的产物并不稳定，进一步分解如下：M(RCOO)2M+2CO2+H22023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION1。成膜剂保护剂覆盖在焊接部位，在焊接过程中起防止氧化作用的物质，焊接完成后，能形成一层保护膜。常用松香用保护剂，也可以添加少量的高分子成膜物质。2。活化剂焊剂去除氧化物的能力主要依靠有机酸对氧化物的溶解作用，这种作用由活化剂完成。活化剂一般选用具有一定热稳定性的有机酸。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION3。扩散剂（表面活性剂）扩散剂可以改善焊剂的流动性和润湿性，其作用是降低焊剂的表面张力，并引导焊料向四周扩散，从面形成光滑的焊点，还能促进毛细管作用而使助焊剂渗透至镀穿孔里为了简单地显示出表面张力对于液态助焊剂在绿油上扩散的影响，各滴一滴去离子水及99.9%异丙醇（IPA）至没有线路/零件的绿油上，去离子水的表面张力是73dynes/cm，而IPA则为22-23dynes/cm。一滴去离子水在PCB-球形2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION4。溶剂溶剂的作用是将松香，活化剂，扩散剂等物质溶解，配制成液态焊剂，通常采用乙醇，异丙醇等。左图是去离子水喷后扩散的状况右图IPA喷后扩散的状况水基助焊剂的扩散（表面活性剂减小了去离子水的表面张力５。添加剂

添加剂是为了适应工艺和环境而加入的具有特殊物理化学性能的物質。常用添加劑有PH调节剂、消光剂、缓蚀剂、光亮剂、阻燃剂和发泡剂。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊剂的主要参数助焊剂的主要批标：外观，物理稳定性，比重，固态含量，可焊性，卤素含量，水萃取液电阻率，铜镜腐蚀性，表面绝缘电阻，酸值。1。外观：助焊剂外观首先必须均匀，液态焊剂还需要透明（水基松香助焊剂则是乳状的）。2。物理稳定性：通常要求在一定的温度环境（一般5-45ºC）下，产品无分层现象。3。比重：这是工艺选择与控制参数。4。固态含量（不挥发物含量）：是焊剂中的非溶剂部分，它与焊接后的残留量有一定的对应关系，但并非唯一。5。扩散性：指标非常关键，它表示助焊效果，以扩展率来表示，为了保证良好的焊接，一般控制在80-92之间。6。卤素含量：这是以离子氯的含量来表示离子性的氯，溴，碘的总和。7。水萃取液电阻率：该指标反映的是焊剂中的导电离子的含量水平，阻值越低离子含量越多，随着助焊剂向低固含免清方向发展，因此最新的ANSI/J-STD-004标准已经放弃该指标。8。腐蚀性：助焊剂由于其可焊性的要求，必然会给PCB或焊点带来一定的腐蚀性，为了衡量腐蚀性的大小，铜镜腐蚀测试是溶液的腐蚀性大小，铜板腐蚀测试反映的是焊后残留物的腐蚀性大小，其环境测试时间为10天。9。表面绝缘阻抗：按GB或JIS-3197标准的要求SIR值最低不能小于1010Ω，而J-STD-004则要求SIR值最低不能小于108Ω，由于试验方法不同，这两个要求的数值间没有可比性。10.酸值：称取2-5g样品（精确到0.001g）于250ml锥形瓶中，加入25ml异丙醇，滴数滴酚酞指示剂于锥形瓶中，用KOH-乙醇标液进行滴定，直至淡紫色终点（保持15秒钟不消失）。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONNL6825SIR特性的介绍测试标准：IPC-TM6502.6.3.3测试板：IPC-B-24测试板线宽：0.4mm导线间距：0.5mm判断标准：100V条件下测试，阻抗达108欧姆为合格品2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION焊前EU798（松香含量为4%）NL6825(松香含量14%)焊后EU798NL68251-23.6×1011＞10121-22.6×1011＞10122-31.5×1011＞10122-33.0×1011＞10123-42.0×1011＞10123-42.4×1011＞10124-51.1×1011＞10124-52.8×1011＞1012结论两支助焊剂都符合标准测试电压：100V2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION测试电压：1000V焊前EU798（松香含量为4%）NL6825(松香含量14%)焊后EU798NL68251-22.8×10104.0×10111-22.6×10102.8×10112-32.6×10105.2×10112-33.0×10102.0×10113-41.9×10106.6×10113-42.4×10102.5×10114-51.4×10105.9×10114-52.8×10104.2×1011结论当测试电压增加，表面阻抗会下降。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONJ-STD-004将助焊剂分为4类且每类细分成6个等级.Categories种类 助焊剂活性等级

Rosin(RO)松香型L0Resin(RE)树脂型L1Organic(OR)有机型M0Inorganic(IN)无机型 M1 H0 H1助焊剂的强度是由铜镜测试,腐蚀测试,表面阻抗测试和卤化物的含量结果决定的.卤化物中的氟,氯,溴,碘也许是助焊剂中催化系统的一部分,助焊剂的的分类2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONJ-STD-004助焊剂活性分类焊剂分类铜镜试验卤素含量（定性）卤素含量（定量）腐蚀试验条件符合SIR大于108Ω

的要求条件符合EM要求L0铜镜无穿透现象通过0.0%无腐蚀清洗与未清洗清洗与未清洗L1通过<0.5％M0铜镜穿透性面积<50％通过0.0%轻微腐蚀清洗与未清洗清洗与未清洗M1不通过0.5－2.0％H0铜镜穿透性面积>50％通过0.0%较重腐蚀清洗清洗H1不通过>2.02023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION活性级别是根据以下测试来决定铜镜测试是检验助焊剂对50nm铜镜(真空涂附在玻璃片上)的去除影响。各滴一滴的0.05ml测试助焊剂及0.05ml标准助焊剂在铜镜上，放置在23oC及50%RH环境中24小时。检查结果及报告如图一。卤素定性：卤素定性测试是显示有没有卤素。如没有，定量测试则可不使用。铬酸银:滴一滴测试焊剂在铬酸银纸上。如样板含有氯或溴化物，纸上的颜色会由红色转成米色。(图二)氟化物测试:放一滴助焊剂至紫色的锆茜素溶液中，当氟化物存在时，液体的颜色会由紫色变成黄色。卤素定量:氯、溴氟化物可以用离子色谱方法分析。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION腐蚀测试:这测试是检验焊剂残留在极端环境中的腐蚀性。一小块的焊锡跟焊剂固体一起在测试铜片上回流，然后放置在40oC及93%RH环境中十天后再目检有没有腐蚀迹象。100兆欧姆SIR:表面绝缘电阻测试是检定助焊剂或其残留在高温高湿环境中的电阻。助焊剂被涂附在FR4板的梳型电路板上(IPC-B-24板，线宽0.4mm，间隙0.5mm.)，经处理后，放置在85oC,85%RH环境中七天，并加上-50V的偏压。在第四及第七天的电阻测试(100V)中，>1x108ohms则定为合格。电迁移（EM）:电性化学迁移是测试助焊剂在极端服务环境中对于电性化学迁移的倾向性，以及晶技生长的状况。测试助焊剂被涂附在FR4板的梳形状铜上(IPC-B-25BPattern，线宽12.5mil，间隙12.5mil)，经处理后，放置在65oC,85%RH4天(没有加上偏压)，测量其表面绝缘电阻，然后继续在此环境中放置500小时并在过程中加上10V偏压，500小时后再量SIR值。然后计算SIR数据的几何平均值及作比较。如最后数值大于或等于初值的10%，则认为为合格。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION不同配方的助焊剂的特性在配方考虑，助焊剂可用以下这顺序来分类：媒介种类，有没有松香、可靠性。媒介或溶剂是把助焊剂活性成份保持在液态状况，它主要是醇类或水。醇基助焊剂的优点是较容易溶解焊剂成份，低表面张力有助提高湿润性，容易在预热阶段蒸发变干。但也有易燃及大量容易挥发有机化合物(VOC)排出的问题。相反地，水基焊剂没有易燃及释放大量VOC的问题，但水的溶解度较低，高表面张力及在预热过程中较难挥发。再者，焊后残留较易吸水，以致产生可靠性问题。含有松香(或变性树脂)它是适用于醇基及水基助焊剂。在配方中加进松香能决定焊剂残留有关电性化学及外观两方面的特质。松香可容许助焊剂具有较高活性，因为它能密封在残留中遗留的离子物料如氯、溴化合物、或未反应的酸（会造成可靠性问题的物料）。因松香是一种混合了不同长链状高分子量的酸性物质，可跟金属氧化物作出反应从而作为达到焊接温度时的活化剂。它是与其它活性物料在助焊剂制造时一起溶解在媒介溶剂中。当在焊接过程中加热时，松香有助热穏定的功能。当冷却时，它固化后会变成抗湿性的保护层来密封在焊接过程中没有挥发掉的离子化活性成份。这密封能力使研发者能制造较高活性的焊剂使生产良率提高并维持焊后的可靠性。对于使用低成本，纸基板材（容易吸进助焊剂）来说，松香基助焊剂更适合使用。松香型助焊剂最大的共同问题是在板上遗留焊剂残留的物理外观状况，不良的针测结果可能是由于在板上有太多助焊剂残留的原故。没有松香的助焊剂产生极少的残留，可达极佳的外观和改善针测的可测性，但需要在涂附过程中有极佳的制程控制。当焊剂附在的地方不能给予完全活化，例如过份喷雾至PWB板面的焊盘上，不足够被处理的高活残留会导致在使用环境中潜有可靠性问题。当选择没有松香型助焊剂时，板材也需要考虑。通常这类焊剂是不建议用于易于渗透的纸基产品上。

2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊剂残留的电性化学活性决定是否水洗或免洗。助焊剂被定为“水洗”是较腐蚀的，在焊后必需经清洗去除残留。很多水洗助焊剂含有卤素及强力有机酸。这些活化剂在室温中仍是高活性及不能完全在焊接过程中去除。如果它们在焊后遗留在板上，会不断与金属发生反应，造成电路失效。助焊剂研发者在免洗焊剂材料的选择较为受限制，不像水洗的可选较强，有效的活化成份。水洗助焊剂明显的缺点是增加成本去清洗，并且如清洗得不完全，可靠性问题会产生。免洗助焊剂减少制程步骤而降低成本，其活性则受焊后可靠性要求所限制。它们必须设计至可以在波峰焊接制程中完全活化，使其残留变得符合电气要求。由于它被设计为在焊接过程中完全活化，过程太短会不能使残留变得低活性，但太长则在接触波烽前耗损太多活化剂，造成不良焊点。相对水洗产品，免洗助焊剂需的活性不能太强，所以其制程窗口会变窄。美国环保局(EPA)提供测试VOC含量的方法。符合VOCFree的标准是产品含VOC量少于1%。虽然没有全球统一的低VOC含量标准，一般认为是少于5%。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊剂的选择当选波峰焊助焊剂时，三方面考虑如下：组装工艺单波／双波，单面／双面，最小间距，板的镀层，回流次数ii.最终使用情况/可靠性（焊接活性／可靠性）

J－STD－001C(电气焊接与电子装配的技术要求)中规定了有关终端电子产品的分类方法。该标

准根据主要功能或性能的要求将电子产品分成三大类：第一级别(Class1)–通用类电子产品第二级别（Class2)–专用服务类电子产品第三级别(Class3)

–高性能电子产品级别越高，要求助焊剂的活性等级愈低。

对于电源板，由于要满足安规（耐高压）要求，其表面绝缘阻抗要求很高，通常会选择高松香焊剂。iii.残留物的外观对于需要ICT测试的板，通常会选择固态含量较低的助焊剂，来确保高的一次通过率。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION波峰焊焊接理论助焊剂涂敷系统底部加热器锡炉顶部加热器链条轨道热风刀2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION锡焊的机理当焊料被加热到熔点以上，焊接金属表面在助焊剂的活化作用下，对金属表面的氧化层和污染物起到清洗作用，同时使金属表面获得足够的激活能。熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行润湿，发生扩散，溶解，冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金属间结合层，冷却后焊料凝固，形成焊点。焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关焊锡母材接触加热液体氧化层固体助焊剂湿润拡散液体固体凝固冷却焊锡母材金属间结合层焊接开始焊接完成①②③焊接理论2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION焊接过程——是焊接金属表面，助焊剂，熔融焊料和空气之间相互作用的复杂过程物理学——润湿，粘度，毛细管现象，热传导，扩散，溶解化学——助焊剂分解，氧化，还原，电极电位冶金学——合金，合金层，金相，老化现象表面清洁焊件加热熔锡润湿扩散结合层冷却后形成焊点电学——电阻，热电动势材料力学——强度，应力集中2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION润湿液体在固体表面漫流的现象，它是物质固有的性质，润湿是焊接的首要条件。润湿角θ焊料和基板之间的界面与焊料表面切线之间的夹角。焊点的最佳润湿角度是15-45o2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION润湿力(Wa)当固,液,气三相达到平衡时:BSV=CSL+ALVcosθBSV:固体和去气体见的界面张力,也就是液体在固体表面漫流的力(润湿力:Wa)CSL:固体与气体之间的界面张力ALV:液体和气体之间的界面张力BSV与CSL的作用力都沿固体表面,但方向相反.设润湿力为WaS固体L液体θBSVCSLALVV气体Wa=BSV+ALV-CSL=ALV(1+cosθ)从润湿力关系式可以看出:润湿角θ越小,润湿力越大2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION润湿条件液态焊料与母材之间有良好的亲和力,能互相溶解.

互溶程度取决于:原子半径和晶体类型.因此润湿是物体固有的性质.液态焊料与母材表面清洁,无氧化层和其它污染物清洁的表面使焊料与母材原子紧密接近,产生引力,称为润湿力.

当焊料与被焊金属之间有氧化层和其它污染物时,妨碍金属原子自由接近,不能产生润湿作用.这是形成虚焊的原因之一.2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION表面张力在不同相共同存在的体系中,由于相界面分子和相内分子之间作用力不同,导致相界面总是趋于最小的现象.液体内部分子之间受到四周分子的作用力是对称的,作用彼此抵消,合力=0.但液体表面分子受到液体内分子的引力大于大气分子对它的引力,因此液体表面都有自动缩成最小的趋势.熔融焊料同样在大气中有表面张力.表面张力与润湿力熔融焊料与金属表面润湿的程度除了与液态焊料与母材表面清洁程度有关,还与液态焊料的表面张力有关.表面张力与润湿力的方向相反,不利于润湿.表面张力是物质的本性,不能消除,但可以改变.2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION粘度和表面张力熔融合金的粘度与表面张力是焊料的重要性能.优良的焊料熔融时应具有低的粘度和表面张力,以增加焊料的流动性及被焊金属之间的润湿性.焊接中降低表面张力和黏度的措施提高温度-----可以增加熔融焊料内的分子的距离,减小焊料内的分子对表面分子的引力.适当的合金比例增加活性剂------能有效地降低焊料的表面张力,还可以去掉焊料表面的氧化层改善焊接环境------采用氮气保护,减少高温氧化.2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION毛细管现象将两片干净的金属片合在一起后,浸入熔融的焊锡中,焊锡将润湿两片金属面并向上爬升,并添满相近表面的间隙,此为毛细管现象.当有电镀贯穿孔的印制板通过锡炉时,便是毛细管现象的作用将锡贯穿此孔.扩散金属原子以结晶排列,原子间作用力平衡,保持晶格的形状和稳定当金属和金属接触时,界面上的晶格紊乱,导致部分原子从一个晶格点阵移动到另一个晶格点阵.溶解母材表面的Cu分子被熔融的液态焊料溶解或溶蚀.2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION冶金结合,形成结合层(金属间扩散,溶解的结果)导線（Fe系）Cu电镀焊锡Cu接合部(焊点)合金层2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION焊接润湿工艺包括(a)液体焊料在基金属上的扩散，接触角θ是由表面张力的平衡决定的，(b)基底金属溶解在液体焊料。(c)基底金属与液体焊料起反应形成金属间化合物层（IMC）(a)(b)(c)基底金属熔融焊料(L)熔融焊料熔融焊料金属间化合物θγSF=γLS+γLFXcosθ基板(S)流体(F)γSF基板和流体之间的界面张力γLS焊料和基板之间的界面张力γLF焊料和流体之间的界面张力2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION焊接润湿工艺包括(a)液体焊料在基金属上的扩散，接触角θ是由表面张力的平衡决定的，(b)基底金属溶解在液体焊料。(c)基底金属与液体焊料起反应形成金属间化合物层（IMC）(a)(b)(c)基底金属熔融焊料(L)熔融焊料熔融焊料金属间化合物θγSF=γLS+γLFXcosθ基板(S)流体(F)γSF基板和流体之间的界面张力γLS焊料和基板之间的界面张力γLF焊料和流体之间的界面张力2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONγSF=γLS+γLFXcosθγSF代表基金属基板和流体之间的界面张力γLS代表液态焊料和基板之间的界面张力γLF代表液态焊料和流体之间的界面张力θ代表液态焊料和基板之间的接触角度低的接触角是通过化学和物理方法取得的：物理方法包括：1.低表面张力的助焊剂2.高的表面张力（润湿力），即高表面能的基板3.低表面张力的焊料化学方法包括：流体的流动（粘度和表面不平度阻碍流体的流动），基底金属的溶解，焊料和基底金属的反应等等。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION波峰焊焊接理论焊料波峰动力学理论的形成从理论上讲波峰焊接工艺是浸焊工艺的逻辑延伸。从浸焊发展到波峰焊其根本差异就在于：浸焊工艺是采用液态焊料静止液面浸渍方式来实施的，而波峰焊接工艺则是采取液态焊料波动浸渍方式来达到目的。无疑焊料波峰发生器就构成了波峰焊接设备系统中的核心，也就成了波峰焊接设备系统设计中的关键技术，焊料波峰发生器性能的好坏，决定了整个系统功能的优劣。波峰焊理论涉及到流体力学、电磁流体力学（对电磁泵而言）、治金学、金属的表面理论、热工学等方面的知识。焊料波峰动力学的研究成果，不仅使人们能获得平滑光亮、敷形丰满、无拉尖、无毛刺等的高质量焊点，而且也揭示了设计焊料波峰发生器的一系列约束条件和应遵守的基本原则。1.由于温度较高，PCB浸入焊料中的时间不宜太长。2.为了获得良好的焊点，又必须使PCB与焊料保持足够长的接触时间，以使焊接部位获得足够的热量，达到良好的润湿温度。3.要尽量减少焊料渣的生成，尽量减少波峰与空气的接触。4.为了减少拉尖和桥连，在PCB退出波峰时，PCB相对焊料的移动速度应该接近零2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION波峰焊接中焊料波峰的动力现象我们把波峰焊接时夹在PCB和波峰喷嘴壁之间的液态焊料流，近似地看成是与粘性流体在矩形管道中的流动情况。焊料波峰中的管道现象OPPO根据流体力学理论，流体在管道中流动时由于流体本身的内聚力（粘性），流体与固体壁之间的附着力促使流体各处的速度产生差异，紧贴管壁的流体必然粘附于壁面相对速度为零，即流体在壁面上无滑移。在壁面附近随着离壁面法向距离的增大，壁面对流体的影响减弱，流体的流速将很快有所增长，至一定距离处就接近原来未受固体扰动的速度，因此速度的改变现象只发生在紧邻壁面的很薄的流层内，这个薄层称为边界层或附面层。V4-7oC2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONPCBV0=0V2MMPPP-P截面顺流方向喷嘴壁PCBV0=0V1NN00O-O截面逆流方向喷嘴壁OO（1）PCB静止时，即V0=0由于流体附壁效应和内聚力的影响，PCB与喷嘴之间所夹的銲料流体的速度分布均呈抛物线状，紧贴PCB板面和喷嘴壁面的流速为零，而在中心线处的流速为最大，不同的是焊料流体流速方向是相反的。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION当PCB以V0=VX

沿前头所示方向运动时，此时O-O和P-P断面的流体速度的分布就出现了变化。粘性流体质点在壁面切线方向的切向速度VC等于刚壁上相应点的切向速度V0，即：VC=V0即贴近界壁的流体质点和界壁上相应点具有相同的速度。在O-O断面上，流体速度零点将不再出现界壁上，而是偏向流体内侧的A-A面上，管道内的最大速度线也将由N-N移到N′-N′面上。我们把速度零线与PCB下侧面之间的流体层称为附面层。此时在附面层内存在旋涡运动。在此层内，沿PCB表面的切线方向速度变化很大。因而在PCB表面法线方向上的速度梯度很大，它将加剧粘性流体质点粘附在刚壁上。根据次现象波峰焊接中PCB与液态銲料作相对运动时，就必然要携带为数不少的被粘附在基体金属表面的液态銲料一道前进，这正好构成了拉尖和桥连的必然条件。（2）PCB运动时，且V0=VX

V0=VXN’V1N’N00PCB运动时的管道内的逆向流速分布喷嘴壁PCBANA旋涡运动速度零线附面层NAMMM’V2PCBM’PCB运动时的管道内的顺向流速分布

V0=VX喷嘴壁OOPP2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION因此PCB的运动速度（V0）相对于波峰中流体逆向流动的速度（V1）愈大，被携带的銲料愈多，拉尖和桥连也就愈严重。因此，放慢PCB的运动速度（V0）或者加快流体逆向流动的速度（V1），就可以压缩附面层的厚度，因而有力的抑制了附面层内的旋涡运动。粘附在PCB壁面上的随PCB一道运动的多余焊料被大量抑制了，也就有效的抑制了拉尖和桥连的发生几率。对于P-P断面的情况就与O-O断面有所不同。由于此时PCB的运动方向（V0）与流体顺向流速方向（V2）是相同的，故不存在附面层的问题，也就不存在銲料回流所形成的旋涡运动。调节流体顺向流速（V2）的大小，就可以在PCB与波峰脱离处获得最佳的脱离条件。

焊料波速对波峰焊接效果的影响当PCB进入波峰工作区间时，由于PCB的运动方向与銲料流动方向是相反的，所以在贴近PCB的下表面存在着一个附面层。附面层的厚度是与PCB的夹送速度和逆PCB运动方向的流体流速的大小有关系。例如当PCB的速度一定时增大逆向的流体流动速度，那么附面层的厚度就将变薄，从而涡流现象将明显减弱。焊料流体对PCB的逆向擦洗作用将明显增强，显然就不容易产生拉尖和桥连现象，但很可能将形成焊点的正常轮廓所需要的焊料量也被过量的擦洗掉了，因而造成焊点吃锡不够、干瘪、轮廓不对称等缺陷。反之流体速度太低，冲刷作用减少，焊点丰满了，但产生拉尖和桥连的概率也增大了。因此对某一特定的PCB及其速度都对应着一个最佳的流体速度。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION銲料波峰的类型及其特点目前在工业生产中运行的波峰焊接设备多种多样，从銲料波峰形状的类型来看，这些装置大致可分成两类。即：（1）单向波峰式这种喷嘴波峰銲料从一个方向流出的结构，在早期的设备上比较多见。现在，除空心波以外，其它单向波形在较新的机器上，已不多见了。（2）双向波峰式这种双向波峰系统的特性是从喷嘴内出来的銲料到达喷嘴顶部后，同时向前、后两个方向流动，如图所示。根据应用的需要，这种分流可以是对称的也可以是不对称，甚至在沿传送的后方向增加了延伸器，以使波峰在PCB拖动方向上变宽变平以减少脱离角。CVDDBAVAA′DD′C′B′VBVCEVA′VB′VC′VD′VA＞VB＞VC＞VDVA′＞VB′＞VC′＞VD′

对称双向波峰銲料流速度分布速度零线2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION目前最常用的是双向波峰式，由于波峰表面速度的分布特点，双向波峰式系统可把焊点拉尖问题减至最小。由于波峰中的銲料向前、后两个方向流动，这样在銲料波峰的表面上就必然存在着一个相对速度为零的区域。在相对速度为零的区域附近退出，对无拉尖焊点的形成是极为重要的。

PCB顺向运动时管道内的流速分布喷嘴A’ a2A’ A A a12023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION助焊剂的涂敷

助焊剂的均匀的涂敷对获得成功的焊接是至关重要的。合适的喷雾气压或超声波能量有助于助焊剂的雾化。避免助焊剂粘到零件面上，助焊剂会腐蚀元器件金属表面。焊接面上的助焊剂一定要经过高温，以免造成高湿环境下的阻抗过低。

波峰焊参数对焊接的影响鼓风器2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION预热

预热的作用是为了加热元件和PCB板来减小热冲击（<100oC），蒸发掉溶剂和发挥助焊剂的活性。过高的预热将过多地消耗助焊剂的活性，易造成短路,虚焊.过低的预热将不能发挥助焊剂的活性,同样会有短路,包焊,溶剂在焊接区挥发,容易锡珠,针孔等缺陷.

建议当设置温度曲线时，可分别在板面和板底设置热电偶线来监测板面元器件温度和板底的助焊剂预热温度，从而避免元器件热损坏和助焊剂活化不良。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION3.焊接

合适的焊接时间和焊接温度有助于形成合格的焊点和减少焊接缺陷.通过不同链速，倾角，吃锡深度，波形和波峰流速等的配合可调节与波峰的接触时间，也可改变PCB相对焊料的移动速度。在PCB板退出波峰时，PCB相对焊料的移动速度接近于零，有助于减少拉尖和桥连。在助焊剂活性和PCB板，元器件耐热性允许的情况可采用足够长的焊接时间，以使焊接部位获得足够的热量，达到良好的润湿。PCB板的吃锡深度至少要超过PCB板厚度的30%，这将把锡波表面氧化物推出，使PCB板接触到氧化物较少的新鲜焊料，从而取得较好的焊接效果；同时焊料也会形成向上冲力，这有助于PTH孔的润湿和填充。

2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION如果有红胶元件,可通过扰流波来消除阴影效应.要定期分析焊料合金成分，当某些合金元素超出规格范围时，将产生相应的焊接缺陷，大大地降低合格率，还可能会影响焊点的可靠性。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION波峰焊接工艺进板助焊剂预热焊接冷却/出板润湿预热波峰接触冷却溶锡固化入板出板工艺时间润湿时间预热时间冷却时间焊接时间2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION无铅焊接对助焊剂的挑战2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION无铅工艺的发展对板的镀层和元器件的镀层都提出了新的要求,比较Sn63/Pb37它们的特性有很大的不同。常见的PCB表面镀层有：ENIG(化学镀镍浸金工艺),OSP,IMAg,IMSn。比较HASL,它们的可焊型有不同的特点：Ag>ENIG,HASL>Sn>OSP无铅焊接的特点2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONComponentFinishes/元件镀层:Ni/PdNi/SnNi/AuNi/Pd/AuSn/Ag/Cu,Sn/CuSn/Ag/Cu,Sn/Ag,Sn/Cu(Forareaarraypackage/面积列阵封装)2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION常用的锡炉的合金是Sn/Cu,Sn/Ag/Cu,Sn/Cu/Ni/Ge,它们的焊接特性跟传统的Sn/Pb合金有很大的不同,除了熔点较高外,还表现在可焊性，扩展性和表面张力等方面要差些.下表是它的物理特性的比较．性能参数Sn/0.7CuSn/0.7Cu/0.05Ni/GeSn/3.8Ag/1.0CuSn/3.5AgSn/37Pb熔点(oC)227227217221183扩展率(%)70(260oC)78(260oC)78(260oC)75(260oC)93(260oC)表面张力(dyne/cm)491at277℃(air),461at277℃(Nitrogen)/548at260℃(air)460at271℃(air),493at271℃(Nitrogen)380at260℃；417at233℃(air)；464at233℃(Nitrogen)最大的润湿时间(S)/1.46(260oC)0.81(260oC)0.6(260oC)0.41(260oC)最大的润湿力（N/m)/0.186(260oC)0.192(260oC)/0.206(260oC)2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION无铅工艺对助焊剂的要求:锡合金高熔点，相应地锡锅的温度会设置得教高，为了减小高的锡锅的温度对板的冲击，相应地预热温度会提高，并且由于板可焊性差和锡合金的表面张力大，所以通常浸锡时间会较长，这些要求助焊剂有好的耐热性，目前可供选择的原料较少。板的可焊性差，而且锡合金的润湿性差，这就要求助焊剂的活性较高，并且喷量较大，这会造成焊后表面残余物表面绝缘阻抗较低，有时还会造成放置后板面发白，所以助焊剂的配制不得不在活性和可靠性之间做平衡。无铅工艺对助焊剂的要求2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONOSP是有机可焊性保护层(ORGANICSOLDERABILITYPRESERVATIVES),它的主要成分是Benzimidazole(苯并咪唑).OSP镀层的优缺点:OSP镀层的介绍HASLENIGOSPImSnImAgThickness(microinches)厚度(微英寸)100-10000Au:3-8Ni:50-1508-2040-603-12FinePitchQuality小间距元件质量Poor差Excellent优秀Excellent优秀Excellent优秀Excellent优秀ContactConnections(接触式连接器)Fair一般Good好NotRecommended不推荐Good好Good好WireBonding线焊接NotRecommended不推荐Limited较少NotRecommended不推荐NotRecommended不推荐Limited较少Cost(ToHASL)成本(相对HASL)1X2X0.3X1X1XAvailability实用性High高Moderate中等High高VeryLimited很少Limited较少HazardtoManufacture对生产者的危害High高Moderate中等Low低High高Low低2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATIONOSP工艺流程:清洗微蚀风刀OSP风刀烘干OSP板使用指导:1.要求真空储存.2.储存期一般为6个月.3.开包后要求在24小时内完成组装2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION常见缺陷分析2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION波峰焊接不良的分析(1)不良焊点的形貌说明原因虚焊一元器件引脚未完全被焊料润湿，焊料在引脚上的润湿角大于90°１．元器件引线可焊性不良２．元器件热容大，引线未达到焊接温度３．助焊剂选用不当或已失效４．引线局部被污染5．焊接温度过高，焊接时间过长虚焊二印制板焊盘未完全被焊料润湿，焊料在焊盘上的润湿角大于90°１．焊盘可焊性不良２．焊盘所处铜箔热容大，焊盘未达到焊接温度３．助焊剂选用不当或已失效４．焊盘局部被污染5．焊接温度过高，焊接时间过长2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION不良焊点的形貌说明原因毛刺焊点表面不光滑常发生在烙铁焊中1.焊接温度或时间不够2.选用焊料成份不对，润湿性不好。3.焊接后期助焊剂已失效。引脚太短元器件引脚被锡包住1.人工插件未到位。2.焊接前元器件因震动而移位。3.焊接时因焊接不良而浮高。4.元器件引脚太短。2023/1/12EUNOWCOMPANYPRESENTATION不良焊点的形貌说明原因不润湿元器件引脚和印制板焊盘完全未被焊料润湿，焊料在焊盘和引脚上的润湿角大于90°且回缩呈球形１．焊盘和引脚可焊性均不良２．助焊剂选用不当或已失效３．焊盘和引脚被严重污染４．焊接时间和温度控制不当半边焊或空焊元器件引脚和印制板焊盘均被焊料良好润湿，但焊盘上焊料未完全覆盖,插入孔时有露出１．器件引脚与焊盘孔间隙配合不良，D－d<0.5mm（D：焊盘孔径d：元器件引脚直径）