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波峰焊是 PCB 組裝中的關(guān)鍵工藝，可實(shí)現(xiàn)快速高效的通孔元件焊接。然而，波峰焊過程中的缺陷會(huì)導(dǎo)致代價(jià)高昂的返工、可靠性降低和工程師沮喪。如果您正在尋找常見波峰焊問題的解決方案，例如焊料橋接、焊料不足、焊球或組件翹起，那么您來對(duì)地方了。

什么是波峰焊，為什么它很重要？

波峰焊是 PCB 組裝中使用的一種批量焊接技術(shù)，用于將通孔元件焊接到電路板上。該過程涉及將 PCB 通過熔融焊料波峰，從而在元件和電路板之間形成可靠的電氣連接。這種方法對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)非常有效，與手動(dòng)焊接相比，通?？蓪⒔M裝時(shí)間縮短多達(dá) 50%。

然而，如果不仔細(xì)控制，波峰焊工藝很容易出現(xiàn)缺陷。這些缺陷會(huì)損害 PCB 的功能，導(dǎo)致最終產(chǎn)品出現(xiàn)故障。了解和預(yù)防焊料橋接或焊料不足等問題對(duì)于保持電子制造的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。

常見的波峰焊缺陷：概述

在深入研究特定缺陷之前，重要的是要認(rèn)識(shí)到波峰焊缺陷通常由多種因素共同產(chǎn)生，包括溫度設(shè)置不當(dāng)、助焊劑應(yīng)用問題或 PCB 設(shè)計(jì)缺陷。如果工藝優(yōu)化不佳，波峰焊的缺陷率可能高達(dá) 50%，因此缺陷識(shí)別和預(yù)防是重中之重。下面，我們將詳細(xì)介紹四種最常見的波峰焊缺陷，重點(diǎn)關(guān)注識(shí)別、原因和預(yù)防。

1. 波峰焊缺陷：焊料橋接

什么是焊料橋接？

當(dāng)過多的焊料在 PCB 上的兩個(gè)或多個(gè)相鄰焊盤或引線之間產(chǎn)生意外連接時(shí)，就會(huì)發(fā)生焊料橋接。這種缺陷會(huì)導(dǎo)致短路，從而導(dǎo)致電子設(shè)備故障。焊橋通常顯示為應(yīng)保持獨(dú)立的焊料連接區(qū)域的小塊。

焊錫橋接的原因

• 過度焊接：如果焊料波太高或 PCB 在波中停留時(shí)間過長，多余的焊料會(huì)積聚并形成橋接。

• 焊盤間距不當(dāng)：焊盤或引線放置得太近的 PCB 設(shè)計(jì)會(huì)增加橋接的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在間距小于 0.1 英寸（2.54 毫米）的情況下。

• 助焊劑應(yīng)用不足：助焊劑有助于焊料正常流動(dòng)，但助焊劑不足或不均勻會(huì)導(dǎo)致焊料粘在不需要的區(qū)域。

• 高焊料溫度：高于推薦范圍的溫度（無鉛焊料通常為 250-260°C）會(huì)使焊料過于流動(dòng)，從而增加橋接的可能性。

焊料橋接的預(yù)防技巧

• 優(yōu)化焊料波峰的高度和速度，以最大限度地減少過多的焊料暴露。每分鐘 1.5-2.5 米的輸送機(jī)速度通常是大多數(shù)設(shè)置的理想選擇。

• 通過在焊盤和引線之間保持足夠的間距來確保正確的 PCB 設(shè)計(jì)。在制造之前，使用設(shè)計(jì)軟件檢查間距問題。

• 均勻涂抹適量的助焊劑。使用自動(dòng)助焊劑系統(tǒng)獲得一致的結(jié)果。

• 監(jiān)測和控制焊錫鍋溫度，使其保持在制造商的建議范圍內(nèi)。

2. 波峰焊缺陷：焊錫不足

什么是焊料不足？

焊料不足是指元件引線或焊盤上缺少焊料，導(dǎo)致接頭薄弱或不完整。這種缺陷會(huì)導(dǎo)致電氣連接不良和機(jī)械故障，尤其是在壓力或振動(dòng)下。在檢查過程中，您可能會(huì)注意到關(guān)節(jié)看起來暗淡或不完整。

焊錫不足的原因

• 預(yù)熱不足：如果 PCB 和組件沒有充分預(yù)熱（通常為 100-120°C），焊料可能無法正確潤濕，從而導(dǎo)致接頭不完整。

• 低焊料波峰高度：太低的波可能無法完全接觸所有導(dǎo)聯(lián)，尤其是在較大的元件上。

• 受污染的焊料或鉛：元件引線上或焊錫槽中的氧化或碎屑會(huì)妨礙正常粘附。

• 助焊劑不當(dāng)：如果沒有足夠的助焊劑，焊料可能無法均勻地流過所有區(qū)域，從而導(dǎo)致覆蓋范圍不足。

焊錫不足的預(yù)防技巧

• 設(shè)置預(yù)熱溫度以確保 PCB 在進(jìn)入焊錫波之前達(dá)到理想范圍。使用熱分析工具進(jìn)行監(jiān)控以確保準(zhǔn)確性。

• 調(diào)整焊料波峰高度，以確保與所有元件引線完全接觸。使用示例板進(jìn)行測試以確認(rèn)覆蓋率。

• 定期清潔和維護(hù)焊錫鍋，以去除渣滓和污染物。使用高純度焊料以最大限度地減少問題。

• 在每次運(yùn)行前檢查噴霧或泡沫助焊劑設(shè)置，確保助焊劑應(yīng)用一致。

3. 波峰焊缺陷：焊料起球

什么是焊球？

當(dāng)小的球形焊珠在 PCB 表面形成而不是粘附在預(yù)期區(qū)域時(shí)，就會(huì)發(fā)生焊球。這些球可能會(huì)滾動(dòng)，可能導(dǎo)致短路或其他可靠性問題。在焊后檢查過程中，焊球通常以微小的分散點(diǎn)的形式出現(xiàn)。

焊錫起球的原因

• 水分過多：PCB 或組件中的水分會(huì)在焊接過程中蒸發(fā)，導(dǎo)致焊料飛濺并形成球。

• 高焊料溫度：如果焊錫鍋超過最佳溫度（無鉛焊料溫度高于 260°C），則可能導(dǎo)致飛濺。

• 助焊劑激活不當(dāng)：如果由于預(yù)熱溫度低而無法正確激活助焊劑，則可能導(dǎo)致焊料流動(dòng)不均勻和起球。

• Turbulent Solder Wave 湍流焊波：波調(diào)整不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生湍流，使焊料滴濺到電路板上。

防止焊球

• 焊接前烘烤 PCB 和組件以去除水分，尤其是當(dāng)它們存放在潮濕條件下時(shí)。在 100°C 下烘烤 2-4 小時(shí)通常就足夠了。

• 將焊料溫度保持在推薦范圍內(nèi)，并使用校準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行監(jiān)測。

• 優(yōu)化預(yù)熱設(shè)置以確保助焊劑激活，大多數(shù)組件通常在 100-120°C 之間。

• 調(diào)整焊錫波以最大限度地減少湍流，使用平滑的層流以獲得最佳結(jié)果。

4. 波峰焊缺陷：翹起的組件

什么是升降組件？

當(dāng)元件在波峰焊期間或之后部分或完全從 PCB 上分離時(shí)，就會(huì)發(fā)生翹起元件。這種缺陷會(huì)損害組件的機(jī)械和電氣完整性，通常需要返工。您可能會(huì)注意到組件傾斜或完全與焊盤分離。

組件抬起的原因

• 熱沖擊：焊接過程中的快速溫度變化會(huì)導(dǎo)致元件因膨脹不均勻而翹起。例如，預(yù)熱和焊波之間的溫差超過 100°C 可能會(huì)有問題。

• 元件放置不良：如果元件在焊接前沒有牢固地放置或粘合，則焊錫波的力會(huì)使它們脫落。

• 磁通量不足：如果沒有合適的助焊劑，焊料可能無法均勻地潤濕焊盤，從而導(dǎo)致附著力弱和元件翹起。

• 波角不正確：太陡的波角會(huì)對(duì)組件施加過大的力，將它們推離電路板。

組件翹起的預(yù)防技巧

• 使用逐漸預(yù)熱以最大限度地減少熱沖擊，確保升溫速率不超過每秒 2-3°C。

• 在波峰焊之前，使用粘合劑或適當(dāng)?shù)牟迦爰夹g(shù)固定組件，以承受波峰的力量。

• 涂抹足夠的助焊劑，以促進(jìn)焊料的強(qiáng)烈潤濕和對(duì)焊盤的粘附。

• 將焊錫波角度調(diào)整到更平緩的斜率，通常約為 7-10 度，以減少對(duì)元件的影響。

防止波峰焊缺陷的一般最佳實(shí)踐

除了解決特定缺陷外，對(duì)波峰焊工藝采用主動(dòng)方法可以顯著減少整體問題。以下是確保一致、高質(zhì)量結(jié)果的一些最佳實(shí)踐：

• 定期維護(hù)：定期清潔和維護(hù)波峰焊設(shè)備，以防止污染并確保性能一致。每天檢查焊錫槽渣滓水平并去除雜質(zhì)。

• 熱分析：使用熱分析工具監(jiān)控整個(gè) PCB 的預(yù)熱和焊波溫度。無鉛焊料的峰值溫度為 250-260°C，并確保加熱均勻。

• 優(yōu)質(zhì)材料：使用高質(zhì)量的焊料、助焊劑和組件，以最大限度地減少由材料不一致引起的缺陷。與供應(yīng)商核實(shí)材料規(guī)格。

• 作員培訓(xùn)：培訓(xùn)作員識(shí)別缺陷的早期跡象并根據(jù)需要調(diào)整機(jī)器設(shè)置。訓(xùn)練有素的團(tuán)隊(duì)可以將缺陷率降低多達(dá) 30%。

• PCB 設(shè)計(jì)優(yōu)化：在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)要考慮波峰焊，確保適當(dāng)?shù)暮副P間距、元件方向和散熱，以避免橋接或焊料不足等問題。

如何檢查和修復(fù)波峰焊缺陷

即使采用最佳預(yù)防策略，仍可能出現(xiàn)一些缺陷。實(shí)施穩(wěn)健的檢查和維修流程有助于及早發(fā)現(xiàn)問題并保持質(zhì)量。

檢測技術(shù)

• 目視檢查：使用放大工具或自動(dòng)光學(xué)檢測 （AOI） 系統(tǒng)檢查可見缺陷，如焊料橋接或組件抬起。AOI 系統(tǒng)可以檢測到高達(dá) 95% 的表面缺陷。

• X 射線檢查：對(duì)于隱藏的接頭或內(nèi)部缺陷，X 射線檢測系統(tǒng)可以揭示通孔連接中焊料不足等問題。

• 功能測試：測試 PCB 的電氣連續(xù)性和性能，以識(shí)別可能不可見的缺陷，例如接頭薄弱。

修復(fù)方法

• 對(duì)于焊料橋接，使用拆焊編織層或抽吸工具去除多余的焊料，然后用異丙醇清潔該區(qū)域。

• 對(duì)于焊料不足，請(qǐng)使用帶有細(xì)尖的烙鐵手動(dòng)將焊料涂抹到受影響的接頭上，確保適當(dāng)潤濕。

• 對(duì)于焊球，用刷子或壓縮空氣小心地清除松動(dòng)的焊球，然后檢查是否有潛在的短路。

• 對(duì)于提升的元件，重新定位并固定元件，然后用新的焊料和助焊劑重新焊接接頭。

波峰焊是一種高效的 PCB 組裝技術(shù)，但它也帶來了挑戰(zhàn)，可能導(dǎo)致焊料橋接、焊料不足、焊球和元件翹起等缺陷。通過了解這些問題的原因（例如溫度不當(dāng)、助焊劑不足或 PCB 設(shè)計(jì)不佳），您可以采取有針對(duì)性的措施來防止這些問題。從優(yōu)化機(jī)器設(shè)置到保持高質(zhì)量材料，本指南中概述的策略將幫助您自信地解決波峰焊缺陷、焊料橋接、波峰焊缺陷、焊料不足、波峰焊缺陷、焊球和波峰焊缺陷提升組件。