波峰焊接后线路板脏的分析解决

发布时间：2015-02-04  新闻来源：

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在整机生产过程中，不间断地发现法开机现象，经维修后，故障原因具有定的共性，基本上都是电源板底面焊点间粘有脏物，导致电路漏电造成故障。经初步分析为部件板在过波峰焊时，锡炉锡渣粘到印制板上造成，但是因为问题的出现没有规律性，有时候个月出现3例～5例；有时候半年都没有出现问题；而且在发现部件板底面脏的时候，部件板基本都已经全部过完波峰焊，法再重现生产过程。因为发生问题的不确定性和偶然性，对分析该问题产生的原因造成很大的困扰，只好先采取部件板过完波峰焊后，临时增加洗板工艺（公司采用的是免清洗助焊剂，正常生产部件板需洗板），以避免质量隐患。

一、部件板脏的危害以及解决方法

部件板底面粘有异物，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。另方面，因产品流水线作业速度快，板“脏”问题又呈现偶然性，生产过程法完全把控，若法找出造成部件板脏的原因，质量隐患就法消除。

经过年多的跟踪和分析，终确认导致部件板脏的“真正元凶”，主要是设备某些方面的故障或者设计缺陷造成，下面将进行详细描述，供各从业人员遇到类似问题时参考。

二、部件板脏原因跟踪和分析

1、波峰嘴扰流波和平波间距偏小

刚开始导入铅工艺时，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。

线路板脏

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10 mm，彻底解决了该问题。

2、锡炉马达紧固不牢

在次锡炉保养过程中，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。

3、锡炉内胆变形

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，在跟踪部件板脏的过程中，发现锡炉内胆变形对造成板脏有很大的影响。

（1）在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的板脏问题。

4、波峰焊锡炉长期累积的锡渣沉淀浮起

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，如果正好有部件板在焊接，这些“脏”东西将很容易就粘到部件板底面，造成板脏问题。

5、其他因素

（1）曾有次连续性地出现多块板脏问题，分析这些问题部件板上的条码号（每块部件板都有个唯的条码，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部件板数，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）另种情况是板脏相对集中在PCB的中部，板脏的面积小，般呈点状，而且数量相对少。这种情况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。

三、波峰焊接后线路板脏的分析结论

造成部件板脏问题，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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