全文檢索
ASUS會員帳號(Email)
密碼
忘記密碼?
加入會員

ASUS技術支援首頁 現在位置 : 討論區 > 主機板 > A7A133  
  討論區  
  主題 : [分享]錫爐
醉御清风
一般會員
文章 : 0
等級 :
華碩幣 : 0
來自: China
發表於:2008/9/29 下午 02:52:00 # 1

波焊錫爐製程簡介
波焊錫爐(Wave Solder)
波焊錫爐之介紹
                  波面式焊錫是高度自動化的焊錫方法。PCB在裝配好電子零件後,經溶融的錫波面接觸,在極短的時間內,將所有的零件均被焊錫固定在PCB上。因為錫是流動的,所以:
      1、與被焊接的物件接觸可減少焊錫所需時間。
      2、改善焊錫沾附效果。
      3、降低因熱對電路板及零件造成傷害的可能性。
      4、欲達到焊點的高可靠度及效率。
波焊錫爐的各重要機構:
噴霧區
預熱器區
錫槽區
傳動系統

一.噴霧區----(霧化式):
  以馬達抽取助焊劑,將助焊劑於Nozzle用高壓氣體噴出,分佈於經過Nozzle槽上方的印刷電路板。
噴嘴頭的保養〈Nozzle Maintenance〉

Nozzle Fluxer Control Panel
The “flux flow”
Nozzle Spray Stroke Pattern

噴霧方法設定〈Nozzle Recipe Setting〉
Nozzle Fluxer Block Diagram
助焊劑組成及功能
Solvent 〈溶劑〉;醇類或水
    將所有助焊劑之成份完全溶解成一均勻的溶液,促使助焊劑有一致之活性。
Rosin/Resin〈松香或樹脂〉,Abetic Acid〈松香酸〉
    松香或松香酸本身即是一種非常弱的活性劑,其主要供能是防止焊接後錫鉛表面再被氧化,另外其可以包住活性劑,提高PCB之信賴性。
Activator〈活性劑〉
    其主要供能用於消除PCB之焊點及零件腳之氧化物。
Amine Hydrochloride〈RNH3CL〉:有機酸氨鹽酸鹽
Carboxylic Acid〈RCOOH〉:有機酸

Surfactant:〈界面活性劑〉
保護活性劑,免於提找分解。
降低焊接面之表面張力。   
二.預熱區
預熱器在焊錫過程中的作用為:
加速PC板上所沾助焊劑中溶劑的揮發,以免錫波與溶劑接觸時發生噴濺的情形。
活化助焊劑。〈使助焊劑中能去除雜質之成份的活動力增強〉
減少印刷電路板及零件的熱衝擊。
升高焊點的溫度及減少其所需得自錫波的熱能。   
預熱器之種類:
熱風式      〈直接加熱型〉
盤管式      〈間接加熱型〉
紅外線式  〈直接加熱型〉
※尚有在PC板零件面上方架有預熱器或加裝反射板,以達某些產品高預熱速度要求。
預熱區與PCB
沾好助焊劑並預熱過的PCB在進入焊錫爐後,錫波中的熱能須在有限的時間內傳導至整個接點的結構,此段時間受該接點所需的受熱量,如:
線路面積大小
零件腳粗細
零件本體
一塊線路板上,所有接點的結構大小有別,所需熱量亦不同,因此實際焊錫的速度〈亦即接點受熱所需時間〉係受散熱最大接點所限制。因此如前所述,預熱器的效果是升高接點溫度及因此減少其所需得自錫波的熱量,因此可以加快焊錫速度。
較長的預熱器範圍或足夠的預熱量可使線路板上各接點受熱更均勻,亦即雖然各接點大小不同,其溫度差距却小,所得焊錫效果能夠一致。
當檢討一個焊錫問題時,不僅要考慮所使用的材料,如錫棒、助焊劑等,PCB的線路分佈及所焊零件的結構亦需列為受影響的因素。


預熱區之安全
預熱器的表面或角落不可避免的將積聚一些PC板底部滴下的助焊劑,須做適當的維互及清潔,以免有發生火災的危險。
預熱器下方不可存放易燃物品。
嚴禁使用有機溶劑類擦拭預熱區及線路。
嚴禁未戴手套碰觸IR燈管。
預熱區加熱器之控制
加熱器查檢選擇系統〈Heating Elements Check Option〉

錫波高度以12mm以下為原則〈soltec delta Dual Wave 〉
錫渣控制板儘量接進錫波以不妨礙流動為原則。
後回流板的調整儘量使PCB經過錫波才流動並可隨時停止。
錫波與PCB接觸寬度為30~50mm〈參閱:耐高溫玻璃量測錫波接觸時間作業 M3-203-G2142〉
焊錫角度以5~7度為最佳

錫槽操作應注意事項
每小時需以清爐工具清潔回流溝槽上之氧化物,使錫波回流至錫槽的通道順暢。
錫波高低調整,先將錫泵轉數設定於低轉速,在慢慢增加錫泵轉速,使錫波高度達於所欲之高度。
錫面須保持足夠高度,理想的高度應當是錫泵不啟動時,錫面距離錫槽頂部為2.5~2.0mm

爐中的溶錫須維持在正常的液面,若液面太高,溶錫流動有不順暢時,將有溢錫之虞;若液面過低,則增加焊錫氧化,氧化物易混合在錫波內而沾附在PCB板底部。
添加新鮮焊錫宜數次多,而每次加入數量要少,如此對焊接溫度及錫波面穩定度的影響極輕微。
爐面的氧化物及助焊劑殘餘物的清理是每天必做的工作,錫泵及噴錫口則至少須每個月一次澈底維護。
焊錫槽之調整及控制
每30至60工作天須將爐中焊錫化驗一次,以檢查其中合金成分及金屬雜質:
合金成分中會因其中某一種金屬材料過度樣氧化而改變,遇此情形時,可加入一定數量各該含量低的金屬而補償之。
溶融的焊錫會分解與其接觸的一切金屬,而造成焊錫的被污染。
零件材料並非完全依照只定規格所製,例如,要求是鍍錫或是鍍錫鉛合金,而事實上卻是鍍鎘與鋅。
定期的取樣化驗將能迅速查出原因,並在發生焊點不良之事實前採取補救行動。
焊錫成分分析
欲得到適當正確的焊錫成分分析,須具有精密儀器及設備齊全的實驗室,和訓練良好的化學檢驗員。如果焊錫使用者並不具備這些條件,最好和一夠資格的檢驗機構簽約,作定期檢驗,如此可確保爐中焊錫品質可靠。
定期有計劃地分析焊錫將提供一完整的記錄,藉以得知何時焊錫的污染將達危險程度;若有必要,可在問題發生之前更換焊錫。
以下所列為針對各造成焊錫污染的金屬容許百分比的建議,〝警告〞的程度是指已發現所焊產品的表面已與正常情況不同,或一些焊錫不良的問題已發生,此時須將爐中焊錫換新。〝危險〞的程度係建議不論是否有明顯的症狀,皆有必要換新爐中的焊錫。
不純物污染之效應
Ag〈銀〉-銀含量高會造成鉛錫合金表面呈現砂粒狀及錫花〈Pimple〉
As〈砷〉-錫爐中一般砷含量不會升高,因為一般PC板或零件材質不含砷。
Bi〈鉍〉-鉍含量高會造成錫鉛合金失去光澤及錫花。
Cd〈鎘〉-鎘含量高,會促進錫鉛合金之氧化,造成氧化層及斑點狀之錫面,降低錫鉛合金之接著力。
Cu〈銅〉-銅易與錫形成界面,銅錫合金〈Inter metallic Alloy〉會降低錫鉛合金之流動性與降低錫含量。

Fe〈鐵〉-鐵會造成棵粒狀之錫面,但在錫爐中很少被偵測到。
Ni〈鎳〉-會造成錫面失去光澤。
Zn〈鋅〉-鋅不純物會造成砂粒狀之錫面,降低錫鉛接著力。
Au〈金〉-金會與錫及鉛形成界面合金,造成錫面鈍化及浮渣狀之表面。
Al〈鋁〉-鋁不純物會造成錫面鈍化,失去光澤並且呈現砂粒狀,降低錫鉛之接著力,並使錫面產生龜裂。
四.傳動系統
如何維護軌道正常運作
波焊錫爐一般傳動機構是否維護適當,亦直接影響焊錫效果,例如:PC板在焊錫過程中的震動或夾具的水平有偏差等情形。因此,波焊錫爐內的輸送鍊條、軌道與PC板接觸的任何夾具,皆須確實做到定期保養及校正的工作。
機械水平
        當機器裝機或移機後須作水平校正工作,以軌道為準,調整錫波。
軌道平行度  
      軌道進口及出口,寬度應相同,以避免PCB於中途掉落或夾持過緊,造成變形,甚至溢錫。
FINGER的一致性調整
       FINGER有歪斜或變形需立即更換,保持FINGER排列一致性。

 

                      
波焊製程焊接問題原因&對策

沾錫不良〈Poor wetting〉
表面附有油脂、雜質等,可以溶劑洗淨。
PC板製造過程時的打磨粒子遺留在線路表面,此為印刷電路板製造廠家問題。
Silicon Oil,一般脫模劑及潤滑油中含有此類油類,很不容易完全被清洗乾淨。所以在電子零件的製造過程中,應盡量避免化學品含有Silicon Oil者。波焊錫爐中所使用的保養用油也需留意不是此類的油。
由於儲存時間、環境或製程不當,PC板或零件的氧化及銅面晦暗情形嚴重。換用助焊劑通常無法解決此問題,重焊一次將有助於沾錫效果。
助焊劑使用條件調整不當,如發泡所需的空氣壓力及高度等。比重〈酸價〉亦是很重要的因素之一,因為線路表面助焊劑分佈數量的多寡受此比重〈酸價〉所影響。檢查比重〈酸價〉亦可排除因標籤貼錯,儲存條件不良等原因而致誤用不當助焊劑的可能性。

焊錫時間或溫度不夠,一般焊錫的操作溫度應較其溶點溫度高55~80度。
不適合之零件端子材料,檢查零件,使得端子清潔,浸沾良好。
預熱溫度不夠。可調整預熱溫度,使PC板零件側表面溫度達到要求之溫度約90~110度。
焊錫中雜質成份太多或太少,不符合要求。可按時測量焊錫中之雜質,若不合規定超過標準,則更換合於標準之焊錫。


不沾錫〈De Wetting〉
    多發生於鍍錫鉛基板,與沾錫不良的情況相似;但在欲焊錫的線路表面與錫波脫離時,大部份已沾附在其上的焊錫又被拉回到錫爐中,所以情況較沾錫不良〈Poor wetting〉嚴重,重焊一次不一定能改善。原因是PC板製造工廠在電鍍錫鉛前未將表面清洗乾淨。此時可將不良之PC板送回工廠重新處理。

冷焊或焊點不光滑〈Cold solder Or Disturbed solder joints〉
       此情況可被列為焊點不均勻的一種。發生於PC板脫離錫波正在凝固時,零件受外力影響移動而形成的焊點。保持PC板在焊錫過後的傳送動作平穩,例如加強零件的固定;總之,待焊過的PC板得到足夠的冷卻後在移動,可避免此一問題的發生。解決的辦法為再過一次錫波。

焊點裂痕:
       造成的原因為PC板,貫穿孔及焊點中零件腳等熱膨脹收縮係數方面配合不當,可以說實際上不是焊錫問題,而是牽涉到線路及零件設計時,材料及尺寸在熱方面的配合。

焊點的焊錫量過多〈Excess Solder〉
       過大的焊點對電流的流通並無幫助,但對焊點的強度及外觀則有不良影響,形成的原因為:
PC版與銲錫的角度不當,改變其角度〈4~7度〉,可使溶錫脫離線路滴下時有較大的拉力,而得到較薄的焊點。
銲錫時間太短或溫度太低,使溶錫再線路表面上未完全滴下便冷卻。
預熱溫度不夠,使助焊劑未完全發揮清潔線路表面的作用。
調高助焊劑的比重,亦將有助於避免大焊點的發生;然而,亦須留意比重越高,銲錫過後PC板上助焊劑殘餘物越多。

錫尖或冰柱〈Icicling〉
       在線路或零件腳端形成,是另一種形狀的〝錫量過多〞。再次焊錫可將此錫尖消除。有時此情形亦與〝不沾錫及沾錫不良〞同時發生,原因如下:
PC板的可焊性差,此項推斷可以從線路接點邊緣的〝不沾錫及沾錫不良〞確認。在此情況下,再次過銲錫爐並不能解決問題,因為如前所述,線路表面的情況不佳,如此處理方法將無效。
PC板上未插零件的大孔。銲錫進入孔中,冷凝時因孔中的錫太多,被重力拉下而形成冰柱。
在手焊方面,烙鐵頭溫度不夠是主要原因,或是雖然溫度夠,但烙鐵頭上面的錫太多,亦會有影響。
金屬不純物含量高。

 

焊錫沾附於PC板基材上〈Solder webbing〉
若有和助焊劑配方不相溶的化學品殘留在PC板上,將會造成如此情況。在焊錫時,這些材料因高溫變軟發黏,而沾住一些焊錫。用強的溶劑如酮等清洗PC板上的此類化學品,將有助於改善情況。
PC板製造工廠在積層板烘乾過程處理不當。在PC板裝配前先放入烤箱中以80~100度烘烤2~3小時,亦可改善此問題。
焊錫中的雜質及氧化物與PC板接觸亦將造成此現象,此為一設備維護之問題。
       

白色殘留物〈White residue〉
          焊錫或清洗過後,有時會發現PC板上有白色殘留物,雖然並不影響表面電阻值,但因外觀的因素而乃不能被接受。造成的原因為:
基材本身以有殘留物,吸收了助焊劑,在經焊錫及清洗,就形成白色殘留物。在焊錫前保持PC板無殘留是很重要的。
積層板的烘乾不當,偶而會發現某一批PC板,總是會有白色殘留物問題,而使用下一批PC版時,問題又自動消失。因為此種原因所造成的白色殘留物一般都可用溶劑清洗乾淨。
銅面氧化防止劑之配方不相容。在銅面板上一定有銅面氧化防止劑,此為PC板廠所塗抹。以往銅面氧化防止都是以松香為主要原料,但在焊錫過程確有使用水溶性助焊劑者。因此在裝配線上清洗後的PC板就呈現白色的松香殘留物。若在清洗過程加一鹹化劑便可解決此問題。目前亦已有水溶性銅面氧化防止劑。

PC板製造時各項製程控制不當,使PC板變質。
使用過舊的助焊劑,吸收了空氣中的水份,而在焊錫過程後形白色殘留的水漬。
PC板在使用松香助焊劑時,焊錫過後時間停留太久才清洗,以致不易洗淨。儘量縮短焊錫與清洗之間的延遲時間,將可改善此現象。
清洗PC板的溶劑中水分含量過多,吸收了溶劑中的IPA的成份局部積存,降低清洗能力。解決方法為適當的去除溶劑中的水分,如使用水分離器或置放吸收水分的材料於分離器中等。〈水洗製程〉

深色殘留物及浸蝕痕跡〈Dark residues and etch marks〉
       在PC板的線路及焊點表面,雙層板的上下兩面都可能都可能發現此情形,通常是因為助焊劑的使用及清除不當:
使用松香助焊劑時,焊錫後未在短時間內清洗。時間拖延過長才清洗,造成PC板上殘留此類痕跡。
酸性助焊劑的遺留亦將造成焊點發暗及有腐蝕痕跡。解決的方法為在焊錫後立即清洗,或在清洗過程中加入中和劑。
因焊錫溫度過高而致焦黑的助焊劑殘留物,解決方法為查出助焊劑製造廠所建議的焊錫溫度。使用可溶許較高溫度的助焊劑可免除此情況發生。
焊錫雜質含量不符合要求。


針孔及氣孔〈Pinholes and blowholes〉
       外表上,針孔與氣孔的不同在於針孔的直徑較小,但其下方所包藏的空穴則大的多,亦可算維氣孔。針孔及氣孔都代表著焊點中有氣泡,只是尚未擴大至表層,大部份都發生在PC板底部,當底部的氣泡完全擴散爆開前已經冷凝時,即形成了針孔或氣孔。形成的原因如下:
在PC板或零件的線腳上沾有有機污染物。此類污染物材料來自自動插件機,零件成形機及貯存不當等因素。用普通的溶劑就可以輕易的移除此類污染物,但遇有Silicon Oil,及類似含有Silicon的產品較困難。如發現問題的造成是因為Silicon Oil,則須考慮改變潤滑濟或脫模劑的來源。
PC板含有電鍍溶液和類似材料所產生之水氣,如果PC板選用較廉價之材料,則有可能吸入此類水氣焊錫時產生足夠的熱,將溶液氣化因而產生氣孔。裝配前將PC板在烤箱中烘烤,可以改善此問題。

電鍍液中發光劑,尤其是在鍍金過程中所使用者,隨著電鍍液附著於PC板上,暴露於焊錫的高溫中時,氧化而產生針孔及氣孔。解決此問題最好的方法是更改使用的電鍍溶液為含有機物及發光劑較少量者。
在PC板製造廠,用鈍了的鑽頭使孔的邊緣粗糙,易使水份及電鍍液滲入,在焊錫時水氣氣化,氣泡未及時完全擴散及凝固,而行成氣孔。
輸送帶速度太高。減低輸送帶速度。
氣塞。於進入波焊前調整預熱器使電路板之溫度足以驅除濕氣即使助焊劑完全溶化,或預先放入烤箱預烤,驅除其濕氣。
零件阻塞,空氣不易逸出,一遇熱及往外逸出,而造成針孔,可改零件插裝方式,預留出氣孔。

短路或稱架橋〈Bridging〉
         電路埠通的相林兩線路或接點之間發生焊錫的連接,即為短路;行程原因如下:
PC板與焊錫面接觸時間不夠,亦即PC板行走速度太快。
PC板所受預熱溫度不夠。
助焊劑配合不當,如使用不適合的類型,太稀、被污染或已變質老化等。
線路設計不良,線路或接點之間太靠近。
PC板焊錫面有零件灣腳成90度時,極易與鄰近接點造成短路。
PC板行進方向與焊錫波流動方向不配合。
錫槽被污染的焊錫或積聚過多的氧化物被錫泵帶上,在PC板的焊錫面形成短路。


板面的可焊性不佳。將板面清潔之。
印刷電路板中玻璃材料溢出。在焊接前檢查版面是否有玻璃物突出。
板面污染,將板面清潔之。

暗色極粒狀的接點〈Dull grainy joiny〉
多肇因於焊錫被污染及溶錫中混入的氧化物過多,行成焊錫結構太脆。須注意勿與使用含錫成分低的焊錫造成的暗色混昨淆。
焊錫本身成分產生變化,雜質含量過多或過少。
       


斑痕〈Measling〉
         玻璃纖維基層起物理變化,如層與層之間發生分離現象。但這種情形並非焊點不良。
           原因是PC板受熱過高,降低預熱及焊錫溫度或增加PC板行進速度。


焊點呈金黃色〈Yellow solder fillets〉
        亦是因為焊錫溫度過高所致。

焊接粗糙〈Solder rough〉
不當的時間→溫度關係,可在輸送帶速度上改正焊接預熱溫度以建立適當的關係。
焊錫成分不正確,檢查焊錫之成分,以決定焊錫之型式核對某合金的適當焊接溫度。
焊錫冷卻前因機器上之震動而造成,檢查輸送帶,確保印刷電路板再焊接時與凝固時,不致碰撞或搖動。
焊錫被污染。檢查引起污染之不純物型式即決定適當方法以減少或消除錫槽之污染焊錫〈稀釋或更換焊錫〉。

焊接成塊與焊接物浮件〈Solder peaks and soikes〉
輸送帶速度偏快。
焊接溫度太低。
二次焊接波形偏低,重新調整二次焊接波形〈双波式〉。
波形不當或波形和板面角度不當及出端波形不當。可重新調整波形及輸送帶角度。
板面污染即可焊性不佳。須將板面清潔之及改善鉛之可焊性。

電路板零件面過多之焊錫〈Solder excessing on component of circuit board〉
錫波太高或液面太高,以致溢過PC板,調低錫波或錫爐。
電路板夾具不適當,致錫面超過PC板表面,重新設計或修改電路板夾具。
導電線線徑與電路板焊孔不合。重新設計電路板焊孔之尺寸必要時更改或更換零件。

 

印刷電路板板灣〈Warpags of circuit board〉
夾具不適當,致使PC板變形,重新設計夾具。
預熱溫度太高,降低預熱溫度。
錫溫太高,降低錫溫溫度。
輸送帶速度太慢,致使PC板表面溫度太高;增加輸送帶速度。
電路板各零件排列後之重量分佈不平均,乃設計不妥,重新設計板面,消除熱氣集中於某一區域,以及重量集中於中心。
電路板儲存時或製程中發生堆積疊壓而造成變形。        


錫爆
         由於錫中含有水份未揮發導致錫爆。
錫槽中含有水份。
PCB未烘乾。
預熱溫度過低。
助焊劑槽中含有水份。
噴霧系統及風刀用壓縮空氣中含有過多的水份。
錫溫過高。


以上各項焊錫不良問題,除斑點及白色殘留物外,都將影響電器特性及功能,甚至使整個線路故障。儘早在生產過程中查出原因並適當處置,以減少及避免昂貴的修改工作,經由適當的基板設計及良好的品管控制,雖然絕對的免除缺點幾乎不可能,但以減少許多發生缺點的幾會。
使用高品質的焊錫,選擇適合應用的助焊劑,留意並改善零件的可焊性,焊錫過程中各項變數控制適當,定可保證達到高品質的焊錫效果。
THE END

 
明天會更好
1
上一篇主題:: 下一篇主題
網站意見及反應 版主版主: Jerry 相關常見問題 相關常見問題 討論區首頁 討論區首頁
討論區 型號 :
合法資訊 | 隱私權聲明 | 網站地圖 | 連絡我們 | 全球網站
  ©ASUSTeK Computer Inc. All rights reserved.