最新焊锡问题之解决

焊錫問題之解決對策

T R O U B L E-S H O O T I N G T H E P R I N TE D C I R C U I T S

目錄TABLE OF CONTENTS

[第一篇]

簡介

( INTRODUCTION )

1問題解決之概論

( TROUBLE-SHOOTING OUTLINE )

2 潤焊不良

( NON-WETTING & POOR WETTING )

3潤焊不均勻

( DEWETTING )

4錫球-錫波焊接

( SOLDER BALLS FROM WAVE SOLDERING )

5. 泠焊

( COLD SOLDER JOINTS )

6焊點不完整﹐焊孔錫不足及貫穿孔壁潤焊不良( INCOMPLETE FILLETS, UNFILLED HOLES,& POOR SOLDER RISE )

7吃錫過剩(包錫)

( EXCESS SOLDER )

8. 冰柱

( ICICLING )

9. 架橋

( BRIDGING )

10錫和零件的短路

( SOLDER & COMPONENT SHORT CIRCUITS )

F O T O T E K L A B O R A T O R Y

簡介

INTRODUCTION

需要補焊的不良焊點是一個複雜的主題。首先須判斷「設計不良」﹑「焊接性問題」﹑「焊錫材料無效」或是「處理過程及設備的問題」。此外﹐技術及檢驗標準往往也會造成不必要的補焊。因爲每個電子工業所需要設立的焊錫作業及品質標準不盡相同﹐在此將不列入討論範圍之內。

很多被認爲不良的焊點﹐事實上是沒有問題的。只不過太多廣被認同的檢驗標準﹐錯誤的強調焊點的美觀而忽略了它的功能﹐如此一來﹐也造成了這項工業上一筆龐大而不合理的補焊費用。切記﹐「補焊並不一定能改善品質」。

在我們將假設PC板的設計﹑材料的選擇及焊接的前過程均沒有問題﹐而只針對焊錫過程技術上所出現的問題來做一番探討。

有關特殊的焊錫問題及建議性的解答﹑將會列舉於本課程中。雖然許多焊錫問題有重復的模式可循﹐但每家電子公司所面臨問題仍不完全相

同﹐因此﹐將沒有所謂“標準答案”。本公司在此提供多年來的經驗累積以供參考﹐但使用者還是必須針對個別的問題去做適當的處理。

FOTOTEK INC. 1.問題解決之概論TROUBLE-SHOOTING OUTLINE

當問題發生時﹐首先必須檢查的是製造過程的“基本條件”。我們將它歸類爲以下三大因素﹕

1.1材料問題﹕

這些包括焊錫的化學材料如助焊劑﹑油﹑錫﹑清潔材料﹐還有PCB的包覆材料。如防氧化樹脂﹑暫時或永久性的防焊油墨及印刷油墨等。

1.2焊錫性的不良﹕

這涉及所有的焊錫表面﹐像零件(包括表面粘著的零件/SMT零件)﹑PBC及電鍍貫穿孔﹐都必須被列入考慮。

1.3生産設備的偏差﹕

包括機器設備和維修的偏差以及外來的因素﹑溫度﹑輸送帶的速度和角度﹐還有浸泡的深度等等﹐是和機器有直接關係的變數。除此之外﹐通風﹑氣壓之降低和電壓的孌化等等之外來因素也都必須被列入分析的範圍之內。

每個問題皆有它不同之處﹐不能一概而論。以下是一系列標準的檢查步驟。可以幫忙您找出問題的來源。

步驟一﹕焊錫流程中﹐變數最小的應屬於機器設備﹐因此第一個檢查它們﹐爲了達到檢查的正確性﹐可用獨立的電子議器輔助﹐比如用溫度計檢測各項溫度﹑用電錶精確的校正機器參數。從實際作業及記錄中﹐找出最適宜的操作條件。注意﹕在任何情況下﹐儘量不要想調整機器設備來克服一些短暫的焊錫問題﹐這樣的調整可能會尋致更大的問題發生﹗

步驟二﹕接下來檢查所有的焊錫材料。助焊劑的比重﹑透明度﹑顔色﹑離子含量等及錫鉛合金的純度﹐這是一項持續的工作﹐定期檢查加上不定期抽檢﹐都有助於其品質的確保。

步驟三﹕PBC及零件的焊錫性不良﹐是造成焊錫問題最大的因素。研究PBC之焊錫問題﹐必須先把其祂可能發生的變數固定或隔離﹐然後逐一探討。例如當零件腳發生焊錫不良時﹐可以先鎖定其祂變數﹐只針對這些焊錫不良的零件腳徹底〔比較〕與〔分析〕﹐這種方式的追蹤﹐問題的來源很快就會明朗

步驟四﹕檢查貫穿孔(PTH)的品質﹐沖孔﹑鑽孔等缺點﹐可以放大這設備看出貫穿孔表面是否平整﹑乾淨或是有其祂雜質﹑斷列或電鍍的厚度標不標準。追查焊錫問題的過程中﹐原理和觀念正確外﹐步驟是非常重要的。如何以比較及分析的步驟有效的找出問題所在﹐是電子工程人員最大的課題。

2潤焊不良(潤濕不良)

NON-WETTING & POOR WETTING

焊錫性的良否﹐取決於被焊錫物是否能得到良好的潤焊(wetting)﹐所以焊點的品

也就決定於「潤焊」的好壞。基本上﹐焊錫能潤焊銅墊或其祂金屬﹐而這些金屬

的表面不能被氧化物所覆蓋或沾到其祂雜質(如灰塵﹑有機化合物等)﹐「潤焊」不

好﹐都是被焊物表面不乾淨所造成。

潤焊不良(non-wetting)和潤焊不均勻( dewetting )﹐兩者之間因爲發生時的過程不同﹐所以必須分別討論。「潤焊不良」的情況是當焊錫時﹐錫無當法全面的包覆被焊物表面﹐而讓焊接物表面金屬裸露﹐這情形特別容易在裸銅板發生(圖2-1)﹐圖中紅色圖形的裸銅佈滿整個焊錫面﹐其圖形的週邊主要是錫的內聚力所形成。

換個觀點看來﹐「潤焊不均勻」是焊錫時﹐錫有全面的覆蓋整個焊錫面﹐即有達到「潤焊」的程度(圖2-2)﹐此時被焊金屬與錫鉛合金有“金屬共熔反應”發生﹐但是當焊接表面冷卻的過程中﹐潤焊性開始減小﹐而錫的內聚性開始增加﹐原本平整的錫面﹐因爲二者張力不能平衡﹐所以會有一部分的液態錫被拉開﹐而以上反角度( dihedral angle )固化成球狀或珠狀。此時焊錫面只有小量的錫鉛合金真正的與被焊物表面達成金屬與金屬較厚的結合﹐至於那些較薄錫面﹐肉眼看來是包覆整個裸銅面﹐但是在高能量的顯微鏡底下﹐還是常會發現肉眼看不到的潤焊不良( non-wetting )現象。至

於有關潤焊不均勻( dewetting )的情形﹐第3節會有更詳細的說明。

潤焊不良(non-wetting)在焊錫作業中是不能被接受的﹐它們嚴重減低焊點的「耐久

性」和「延伸性」﹐同時也降低了焊點的「導電性」及「導熱性」。到目前