插件元件的焊點,特別是多層板或接地大焊盤,孔內(nèi)錫柱上升高度不足(未達到板厚的75%),形成“透錫不良”?
這在工控設(shè)備的電源連接或醫(yī)療設(shè)備的接地連接中,會嚴重影響電流承載能力和機械固定強度,如何解決?
解決方案:掌控流體動力學參數(shù),確保焊錫充分填充與爬升
波峰焊透錫不良是指焊錫未能沿著插件孔壁充分向上爬升,形成飽滿的焊縫。這主要取決于焊錫能否在液態(tài)時,克服重力、表面張力和氣體阻力,順利通過孔洞并潤濕上方的焊盤。波峰高度與PCB的接觸時間(即焊接時間)是影響這一過程的兩個最關(guān)鍵的可調(diào)工藝參數(shù)。
1. 透錫的物理過程與參數(shù)影響
波峰高度的作用:波峰高度決定了施加于焊點底部的流體靜壓力。較高的波峰提供更大的向上推力,有助于將焊錫“壓入”孔中,并促進排出孔內(nèi)的氣體和助焊劑揮發(fā)物。但波峰過高易導(dǎo)致錫渣增多、拉尖甚至板面過熱。
接觸時間的作用:接觸時間(通常為3-5秒)決定了熱量傳遞和潤濕反應(yīng)的持續(xù)時間。時間過短,熱量不足,焊錫流動性差,助焊劑未完全起作用,焊錫來不及爬升;時間過長,則可能導(dǎo)致元件過熱、PCB分層或焊盤過度溶解。
其他協(xié)同因素:PCB預(yù)熱溫度(影響板內(nèi)氣體排出和助焊劑活性)、助焊劑噴涂量、引腳與孔壁的間隙(設(shè)計)、焊錫純度及溫度均對透錫有影響。
2. 系統(tǒng)性調(diào)節(jié)與優(yōu)化方法
科學設(shè)定與調(diào)節(jié)波峰高度:
理想高度是使PCB壓入錫波深度約為板厚的1/2至2/3,確保錫波能接觸到所有焊點,且波峰能輕微“舔”到板底。可以通過觀察焊后板底焊點的飽滿程度和有無掛錫來初步判斷。
對于有大接地層或厚銅層的板子(熱容量大),需要適當提高波峰高度以提供更強的熱傳遞和流體動力。
使用波峰高度測規(guī)定期進行量化校準,而非僅憑經(jīng)驗?zāi)繙y。
精確控制接觸時間:
接觸時間 = 焊接區(qū)域長度 / 傳送帶速度。優(yōu)先通過調(diào)整傳送帶速度來改變接觸時間,因為調(diào)整波峰寬度的難度較大。
對于透錫要求高的板子,可略微降低傳送帶速度,延長接觸時間。但需同步監(jiān)控預(yù)熱溫度,防止因速度變慢導(dǎo)致預(yù)熱過度。
進行焊接缺陷分析實驗:固定其他參數(shù),僅改變波峰高度或傳送速度,制作測試板,通過切片分析透錫率,找到最佳參數(shù)組合。
配套工藝優(yōu)化:
確保充分預(yù)熱:使板底溫度達到110-130℃,這能顯著減少焊接時孔內(nèi)氣體膨脹帶來的阻力。
檢查元件引腳可焊性:氧化嚴重的引腳會嚴重阻礙焊錫爬升。
優(yōu)化孔徑與引腳配合:過大的間隙不利于毛細作用,通常單邊間隙0.05-0.2mm為宜。
3. 高可靠性產(chǎn)品的強制要求
在工控電力電子和醫(yī)療安全設(shè)備中,透錫率(Hole
Fill)是IPC標準中的強制性檢驗項目(通常要求≥75%)。因為這直接關(guān)系到接點的機械強度(抗振動、抗沖擊)和長期通流的可靠性。虛焊的引腳在溫度循環(huán)下容易失效。
4. 工藝標準化與過程監(jiān)控的力量
波峰焊是一個動態(tài)的、多參數(shù)交互的過程。穩(wěn)定的透錫質(zhì)量依賴于將最佳參數(shù)標準化并持續(xù)監(jiān)控。在深圳捷創(chuàng)電子的組裝車間,其波峰焊工序建立了詳細的設(shè)備參數(shù)表,為不同類型的產(chǎn)品(如普通板、厚銅板、大接地板)設(shè)定了基準參數(shù)。操作員每日點檢波峰高度、錫溫,并使用爐溫測試儀定期驗證溫度曲線。這種嚴謹?shù)墓に嚰o律,結(jié)合其通過IATF16949等認證的質(zhì)量管理體系,確保每一塊經(jīng)過波峰焊的工控與醫(yī)療PCBA,其插件焊點都能達到飽滿透錫的標準,從細節(jié)上筑牢產(chǎn)品長期可靠性的基石。