其现象为线路的表面有部份未沾到
锡条,原因为:
1.表面附有油脂、杂质等,可以溶剂洗净。
2.基板制造过程时打磨粒子遗留在线路表面,此为印刷电路板制造厂家的问题。
3.硅油,一般脱模剂及润滑油中含有此种油类,很不容易被xx清洗干净。所以在电子零件的制造过程中,应尽量避免化学品含有硅油者。焊锡炉中所用的氧化防止油也须留意不是此类的油。
4.由于贮存时间、环境或制程不当,基板或零件的锡面氧化及铜面晦暗情形严重。换用助焊剂通常无法解决此问题,重焊一次将有助于吃锡效果。
5.助焊剂使用条件调整不当,如发泡所需的空气压力及高度等。比重亦是很重要的因素之一,因为线路表面助焊剂分布数量的多寡受比重所影响。检查比重亦可排除因卷标贴错,贮存条件不良等原因而致误用不当助焊剂的可能性。
6.焊锡时间或温度不够。一般焊锡的操作温度较其熔点温度高55~80℃
7.不适合之零件端子材料。检查零件,使得端子清洁,浸沾良好。
8.预热温度不够。可调整预热温度,使基板零件侧表面温度达到要求之温度约90℃~110℃。
9.焊锡中杂质成份太多,不符合要求。可按时测量焊锡中之杂质,若不合规定超过标准,则更换合于标准之焊锡。
退锡
多发生于镀锡铅基板,与吃锡不良的情形相似;但在欲焊接的锡路表面与锡波脱离时,大部份已沾在其上的焊锡又被拉回到锡炉中,所以情况较吃锡不良严重,重焊一次不一定能改善。原因是基板制造工厂在渡锡铅前未将表面清洗干净。此时可将不良之基板送回工厂重新处理。
冷焊或焊点不光滑
此情况可被列为焊点不均匀的一种,发生于基板脱离锡波正在凝固时,零件受外力影响移动而形成的焊点。
保持基板在焊锡过后的传送动作平稳,例如加强零件的固定,注意零件线脚方向等;总之,待焊过的基板得到足够的冷却再移动,可避免此一问题的发生。解决的办法为再过一次锡波。
至于冷焊,锡温太高或太低都有可能造成此情形。
焊点裂痕
造成的原因为基板、贯穿孔及焊点中零件脚等热膨胀收缩系数方面配合不当,可以说实际上不算是焊锡的问题,而是牵涉到线路及零件设计时,材料及尺寸在热方面的配合。
另,基板装配品的碰撞、得叠也是主因之一。因此,基板装配品皆不可碰撞、得叠、堆积。又,用切断机剪切线脚更是主要杀手,对策采用自动插件机或事先剪脚或采购不必再剪脚的尺寸的零件。
锡量过多
过大的焊点对电流的流通并无帮助,但对焊点的强度则有不影响,形成的原因为:
1.基板与焊锡的接触角度不当,改变角度(10~70),可使溶锡脱离线路滴下时有较大的拉力,而得到较薄的焊点。
2.焊锡温度过低或焊锡时间太短,使溶锡丰线路表面上未及xx滴下便已冷凝。
3.预热温度不够,使助焊剂未xx发挥清洁线路表面的作用。
4.调高助焊剂的比重,亦将有助于以免大焊点的发生;然而,亦须留意比重太高,焊锡过后基板上助焊剂残余物愈多。
锡尖
在线路上零件脚步端形成,是另一种形状的焊锡过多。
再次焊锡可将此尖xx。有时此情形亦与吃锡不良及不吃锡同时发生,原因如下:
1.基板的可焊性差,此项推断可以从线路接点边缘吃锡不良及不吃锡来确认。在此情形下,再次过焊锡炉并不能解决问题,因为如前所述,线路表面的情况不佳,如此处理方法将无效。
2.基板上未插件的大孔。焊锡进入孔中,冷凝时孔中的焊锡因数量太多,被重力拉下而成冰柱。
3.在手焊锡方面,烙铁头温度不够是主要原因,或是虽然温度够,但烙铁头上的焊锡太多,亦会有影响。
4.金属不纯物含量高,需加纯锡或更换焊锡。
焊锡沾附于基板材上
1.若有和助焊剂配方不兼容的化学品残留在基板上,将会造成如此情况。在焊锡时,这些材料因高温变软发粘,而沾住一些焊锡。用强的溶剂如酮等清洗基板上的此类化学品,将有助于改善情况。如果仍然发生焊锡附于基材上,则可能是基板在烘烤过程时处理不当。
1.基板制造工厂在积层板烘干过程处理不当。在基板装配前先放入箱中以80℃~100℃烘烤2~3小时,或可改善此问题。
2.焊锡中的杂质及氧化物与基板接触亦将造成此现象,此为一设备维护的问题。
白色残留物
焊锡或清洗过后,有时会发现基板上有白色残留物,虽然并不影响表面电阻值,但因外观的因素而仍不能被接受。造成的原因为:
1.基材本身已有残留物,吸收了助焊剂,再经焊锡及清洗,就形成白色残留物。在焊锡前保持基板无残留物是很重要的。
2.积层板的烘干不当,偶尔会发现某一批基板,总是有白色残留物问题,而使用一下批基板时,问题又自动消失。因为此种原因而造成的白色残留物一般可以溶剂清洗干净。
3.铜面氧化防止剂之配方不兼容。在铜面板上一定有铜面氧化防止剂,此为基板制造厂涂抹。以往铜面氧化防止都是松香为主要原料,但在焊锡过程却有使用水溶性助焊剂者。因此在装配线上清洗后的基板就呈现白色的松香残留物。若在清洗过程加一卤化剂便可解决此问题。目前亦已有水溶剂铜面氧化防止剂。
4.基板制造时各项制程控制不当,使基板变质。
5.使用过旧的助焊剂,吸收了空气中水份,而在焊锡过程后形成白色残留的水渍。
6.基板在使用松香助焊剂时,焊锡过后时间停留太久才清洗,以致不易洗净,尽量缩短焊锡与清洗之间的延迟时间,将可改善此现象。
7.清洗基板的溶剂中水分含量过多,吸收了溶剂中的IPA成份局部积存,降低清洗能力。解决方法为适当的去除溶剂中水份,如使用水分离器或置吸收水份的材料于分离器中等。
深色残留物及侵蚀痕迹
在基板的线路及焊点表面,双层板的上下两面都有可能发现此情形,通常是因为助焊剂的使用及xx不当。
1.使用松香助焊剂时,焊锡后未在短时间内清洗。时间拖延过长才清洗,造成基板上残留痕迹。
2.酸性助焊剂的遗留亦将造成焊点发暗及有腐蚀痕迹。解决方法为在焊锡后立即清洗,或在清洗过程加入中和剂。
3.因焊锡温度过高而致焦黑的助焊剂残留物,解决方法为查出助焊剂制造厂所建议的焊锡温度。使用可容许较高温度的助焊剂可免除此情况的发生。
4.焊锡杂质含量不符合要求,需加纯锡或更换焊锡。
针孔及气孔
外表上,针孔及气孔的不同在针孔的直径较小,现于表面,可看到底部。针孔及气孔都代表着焊点中有气泡,只是尚示扩大至表层,大部份都发生在基板底部,当底部的气泡xx扩散爆开前已冷凝时,即形成了针孔或气孔。形成的原因如下:
1.在基板或零件的线脚上沾有机污染物。此类污染材料来自自动插件机,零件成型机及贮存不良等因素。用普通溶剂即可轻易的去除此类污染物,但遇硅油及类似含有硅产品则较困难。如发现问题的造成是因为硅油,则须考虑改变润滑油或脱模剂的来源。
2.基板含有电镀溶液和类似材料所产生之水气,如果基板使用较廉价的材料,则有可能吸入此类水气,焊锡时产生足够的热,将溶液气化因而造成气孔。装配前将基板在烤箱中烘烤,可以改善此问题。
3.基板储存太多或包装不当,吸收附近环境的水气,故装配前需先烘烤。
4.助焊剂槽中含有水份,需定期更换助焊剂。
5.发泡及空气刀用压缩空气中含有过多的水份,需加装滤水器,并定期排气。
6.预热温度过低,无法蒸发水气或溶剂,基板一旦进入锡炉,瞬间与高温接触,而产生爆裂,故需调高预热温度。
7.锡温过高,遇有水份或溶剂,立刻爆裂,故需调低锡炉温度。
短路
1.焊垫设计不当,可由圆形焊垫改为椭圆形,加大点与点之间的距离。
2.零件方向设计不当,如SOIC的脚如果与锡波平行,便易短路,修改零件方向,使其与锡波垂直。
3.自动插件弯脚所致,由于IPC规定线脚的长度在2mm以下(无知路危险时)及担心弯脚角度太大时零件会掉,故易因此而造成短路,需将焊点离开线路2mm以上。
4.基板孔太大,锡由孔中穿透至基板的上侧而造成短路,故需缩小孔径至不影响零件装插的程度。
5.自动插件时,余留的零件脚太长,需限制在2mm以下。
6.锡炉温度太低,锡无法迅速滴回,需调高锡炉温度。
7.输送带速度太慢,锡无法快速滴回,需调快输送带速度。
8.板面的可焊性不佳。将板面清洁之。
9.基板中的玻璃材料溢出。在焊接前检查板面是否有玻璃物突出。
10.阻焊膜失效。检查适当的阻焊膜型式和使用方式。
11.板面污染,将板面清洁之。
暗色及粒状的接点
1.多肇因于焊锡被污染及溶锡中混入的氧化物过多,形成焊点结构太脆。须注意勿与使用含锡成份低的焊锡造成的暗色混淆。
2.焊锡本身成份产生变化,杂质含量过多,需加纯锡或更换焊锡。
斑痕
玻璃起纤维积层物理变化,如层与层之间发生分离现象。但这种情形并非焊点不良。
原因是基板受热过高,需降低预热及焊锡温度或增加基板行进速度。
焊点呈金黄色
焊锡温度过高所致,需调低锡炉温度。
焊接粗糙
1.不当的时间--温度关系,可在输送带速度上改正焊接预热温度以建立适当的关系。
2.焊锡成份不正确,检查焊锡之成份,以决定焊锡之型式和对某合金的适当焊接温度。
3.焊锡冷却前因机械上震动而造成,检查输送带,确保基板在焊接时与凝固时,不致碰撞或摇动。
4.焊锡被污染。检查引起污染之不纯物型式及决定适当方法以减少或xx锡槽之污染焊锡(稀释或更换焊锡)。
焊接成块与焊接物突出
1.输送带速度太快,调慢输送带速度
2.焊接温度太低,调高锡炉温度。
3.二次焊接波形偏低,重新调整二次焊接波形。
4.波形不当或波形和板面角度不当及出端波形不当。可重新调整波形及输送带角度。
5.板面污染及可焊性不佳。须将板面清洁之改善其可焊性。
基板零件面过多的焊锡
1.锡炉太高或液面太高,以致溢过基板,调低锡波或锡炉。
2.基板夹具不适当,致锡面超过基板表面,重新设计或修改基板夹具。
3.导线径与基板焊孔不合。重新设计基板焊孔之尺寸,必要时更换零件。
基板变形
1.夹具不适当,致使基板变形,重新设计夹具。
2.预热温度太高,降低预热温度。
3.锡温太高,降低锡温。
4.输送带速度太慢,致使基板表面温度太高,增加输送带速度。
5.基板各零件排列后之重量分布不平均,乃设计不妥,重新设计板面,xx热气集中于某一区域,以及重量集中于中心。
6.基板储存时或制程中发生堆积叠压而造成变形。
结论
以上各项焊锡不良问题,除斑点及白色残留物外,都将影响电气特性或功能,甚至使整个线路故障。尽早在生产过程中查出原因并适当地处置,以减少及避免昂贵的修理工作,经由适当的基板设计及良好的制程管制。定可减少许多发生的缺点进而达到零缺点的目标。
使用高品质焊锡,选择适合应用的助焊剂,留意并改善零件的可焊性,焊锡过程中各项变量控制适当,定可保证达到高品质的焊锡效果。