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常见问题

波峰焊后线路板底部有锡渣异物的原因分析和解决

发布时间:2022-10-07  新闻来源:

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波峰焊后的线路板底面有锡渣异物会在产品使用过程中,因为环境因素的影响,焊点间将通过“异物”形成漏电。轻微漏电可能导致产品法正常工作;严重漏电将因为焊点间打火,造成设备损坏甚火灾等重大事故。广晟德波峰焊这里详细为大家分享一下波峰焊后线路板底部有锡渣异物的原因分析和解决。

波峰焊生产线


一、波峰焊的波峰嘴扰流波和平滑波的间距偏小

刚开始导入无铅工艺时,为了保证焊点可靠性,过度追求两波峰焊接间的时间差,都尽可能地缩小两个波峰嘴间的距离,但是,却因此带出了个问题。因为两波峰嘴间距小,焊接时流下来的锡和锡表面的锡渣,在波峰嘴底部相撞,造成锡渣顺着锡流逆流而上,流到部件板焊接面,从而粘到部件板面,造成故障。如下图所示。

波峰焊锡渣流下的双波峰对冲后逆流而上


解决对策:为了解决这个问题,除了波峰焊锡炉全面升更换外,简单的方法就是改造波峰嘴,经过和设备厂商讨论后,在不影响焊接质量的前提下,将扰流波峰嘴和平波嘴的间距增加10mm,彻底解决了该问题。

二、波峰焊锡炉马达紧固不牢

波峰焊锡炉马达联轴器脱开

在一次锡炉保养过程中,发现锡炉马达转动时,连接马达和锡波发生器的联轴器存在抖动不稳的现象,拆下联轴器后,发现是插销和固定的螺丝松动打滑,导致下端联轴器上下浮动。进一步分析,因为锡炉马达联轴插销较短,固定时因操作问题容易出现打滑松动,下端联轴器上下浮动后,很容易就造成锡渣由锡液表面被吸入到波源发生器内,并同锡液起输送到部件板焊接面,造成板脏问题。解决对策:制作较长的插销,更换了所有波峰焊锡炉,避免操作问题带来的质量隐患。

三、波峰焊锡炉内胆变形

波峰焊炉胆变形


波峰焊锡炉分内外胆,外胆主要起到装锡和导热的作用,内胆主要起固定波峰嘴和导流作用,在跟踪线路板上有异物锡渣的过程中,发现波峰焊锡炉内胆变形对造成板脏有很大的影响。

1、在一次生产中发现板脏问题时,在分析过程中发现,锡炉平波波峰嘴有松动的迹象,造成锡液偶有晃动,在晃动瞬间,有较多的锡液冲到锡渣上面,引起锡渣上溅到部件板面。停线检修后确认,因为固定波峰嘴的内胆底部开裂,使内胆宽度变大,波峰嘴固定螺母滑动。拆下内胆焊接后解决问题。

2、因较多锡液冲刷锡渣引起锡渣上溅造成板脏,对各波峰焊设备锡炉进行全面检修,发现有部分内胆存在变形现象,使从平波流出的锡液很容易就冲刷到锡渣上,如下图所示,对锡炉内胆进行更换和改造后,彻底解决该故障造成线路板底部有锡渣异物问题。

波峰焊锡炉内胆存在变形

四、波峰焊锡炉长期累积的锡渣沉淀浮起

波峰焊炉锡渣


在使用锡铅焊料工艺年代,波峰焊锡炉因长期生产后累积大量的铜离子,影响焊接质量,因此,需要间隔段时间进行“清炉”(将锡炉的锡全部溶解倒出,清除锡炉壁上附着的异物后,重新添加新的锡条)。这种工艺在当时使用锡铅焊料时是很普遍的。但是,因应对欧盟RoHS指令,各电子厂开始逐步导入无铅焊料,由于焊料成本大幅上涨,这种‘清炉’做法并没有延续下来,更多的做法是往锡炉添加锡(不含铜的合金锡),以稀释旧锡炉焊料中铜离子的含量,并保持在一定的比例。这种添加新锡稀释锡炉铜离子的做法,虽然节省了焊料成本,但是,因为长期的生产累积,锡炉壁特别是锡炉底部将会附着很多的锡渣和助焊剂残留物等“脏”东西,这些“脏”东西在某种条件下,可能脱开炉壁后浮出锡液表面,部分将可能顺着锡波发生器的锡流,从波峰嘴浮出,这时,如果正好有线路板在焊接,这些“脏”东西将很容易就粘到线路板底面,造成线路板底部有锡渣异物问题。解决对策:固定时间彻底清理波峰焊锡炉。

五、其他因素

1、曾有连续性地出现多块线路板底部有锡渣异物问题,分析这些问题线路板上的条码号(每块线路板都有个唯一的条码,这些条码主要用来监控和追溯制程上的些质量关键点,利用该条码可以统计每小时过波峰焊的线路板数,因此,每块板过波峰焊的时间都可以在系统里查到)。发现这些板呈现一定的规律性,即板脏的位置基本出现在板的边沿,并且每隔约5.5 min出现一块板脏,分析确认应该是波峰焊操作人员在捞取锡渣时,勺子不小心碰到链爪,从而使锡渣粘到链爪,导致生产时锡渣转移到部件板上。根据这问题,特制订了相关改善措施:清理锡渣时需要将链爪停止运行,因特殊原因需要在链爪运行时清理锡渣的,在操作上需要特别小心,同时要求后续工位密切关注部件板边沿部分,如果后道工位有发现板脏时,需即刻停机排查导轨状态。

2、另一种情况是线路板底部有锡渣异物相对集中在PCB的中部,板脏的面积小,一般呈点状,而且数量相对少。这种情况一般是夹在凸波和平波中的锡渣,受锡流冲击后溅起,前文已经提到的凸波和平波波峰嘴间距已经更改的较大,因此非设备因素造成。经排查波峰焊锡炉后发现,两波间的锡渣流动不畅,有堆积现象,停机做详细检查后,原来在两波锡渣流动的出口端,被团黏黏的异物挡住,造成锡渣流动不畅,清理后正常生产,跟踪没再发生板脏问题。事后分析黏黏的异物,可能是生产电源板时夹持的档锡条,因夹持不牢掉到锡炉,在锡炉高温下熔化,根据这意外事件,特制订相关改善措施:生产有夹持档锡条的部件板时,波峰焊炉后检板工位发现部件板没有档锡条时,需即刻反馈波峰焊操作人员确认是否落在锡炉内;在手插档锡条工位,如发现有损坏的档锡条,不能使用。

、造成线路板底部有锡渣异物问题,除波峰焊操作工操作不当造成问题外,波峰焊设备本身设计缺陷以及维护保养方面也应该引起关注,有时候部件板脏问题可能是多方面原因造成的,仅做部分方面的改善是无法完全杜的。

1、在平常的设备维护保养过程中,要保证锡炉、波峰嘴、马达和输送导轨固定牢固,平稳,不抖动,避免锡炉上的锡渣因为晃动被冲到波峰上,从而粘到板面;

2、平波波峰嘴和扰流波波峰嘴间的距离要合适,距离太远,板上焊锡温度在两波间降到焊锡熔点以下,将出现凝固现象,影响焊接质量,两波间距离太近,则容易因互相冲刷影响,使两波间的锡渣逆流到波峰上面,粘到板面;

3、锡炉长时间使用后,会在炉壁上粘上锡渣、助焊剂残留物以及PCB氧化物,必须定期清理,保证干净。否则,“脏”东西多了,容易被冲到波峰上,粘到板面。
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