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波峰焊后線路板底部有錫渣異物的原因分析和解決

發布時間:2022-10-07  新聞來源:

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波峰焊后的線路板底面有錫渣異物會在產品使用過程中,因為環境因素的影響,焊點間將通過“異物”形成漏電。輕微漏電可能導致產品法正常工作;嚴重漏電將因為焊點間打火,造成設備損壞甚火災等重大事故。廣晟德波峰焊這里詳細為大家分享一下波峰焊后線路板底部有錫渣異物的原因分析和解決。

波峰焊生產線


一、波峰焊的波峰嘴擾流波和平滑波的間距偏小

剛開始導入無鉛工藝時,為了保證焊點可靠性,過度追求兩波峰焊接間的時間差,都盡可能地縮小兩個波峰嘴間的距離,但是,卻因此帶出了個問題。因為兩波峰嘴間距小,焊接時流下來的錫和錫表面的錫渣,在波峰嘴底部相撞,造成錫渣順著錫流逆流而上,流到部件板焊接面,從而粘到部件板面,造成故障。如下圖所示。

波峰焊錫渣流下的雙波峰對沖后逆流而上


解決對策:為了解決這個問題,除了波峰焊錫爐全面升更換外,簡單的方法就是改造波峰嘴,經過和設備廠商討論后,在不影響焊接質量的前提下,將擾流波峰嘴和平波嘴的間距增加10mm,徹底解決了該問題。

二、波峰焊錫爐馬達緊固不牢

波峰焊錫爐馬達聯軸器脫開

在一次錫爐保養過程中,發現錫爐馬達轉動時,連接馬達和錫波發生器的聯軸器存在抖動不穩的現象,拆下聯軸器后,發現是插銷和固定的螺絲松動打滑,導致下端聯軸器上下浮動。進一步分析,因為錫爐馬達聯軸插銷較短,固定時因操作問題容易出現打滑松動,下端聯軸器上下浮動后,很容易就造成錫渣由錫液表面被吸入到波源發生器內,并同錫液起輸送到部件板焊接面,造成板臟問題。解決對策:制作較長的插銷,更換了所有波峰焊錫爐,避免操作問題帶來的質量隱患。

三、波峰焊錫爐內膽變形

波峰焊爐膽變形


波峰焊錫爐分內外膽,外膽主要起到裝錫和導熱的作用,內膽主要起固定波峰嘴和導流作用,在跟蹤線路板上有異物錫渣的過程中,發現波峰焊錫爐內膽變形對造成板臟有很大的影響。

1、在一次生產中發現板臟問題時,在分析過程中發現,錫爐平波波峰嘴有松動的跡象,造成錫液偶有晃動,在晃動瞬間,有較多的錫液沖到錫渣上面,引起錫渣上濺到部件板面。停線檢修后確認,因為固定波峰嘴的內膽底部開裂,使內膽寬度變大,波峰嘴固定螺母滑動。拆下內膽焊接后解決問題。

2、因較多錫液沖刷錫渣引起錫渣上濺造成板臟,對各波峰焊設備錫爐進行全面檢修,發現有部分內膽存在變形現象,使從平波流出的錫液很容易就沖刷到錫渣上,如下圖所示,對錫爐內膽進行更換和改造后,徹底解決該故障造成線路板底部有錫渣異物問題。

波峰焊錫爐內膽存在變形

四、波峰焊錫爐長期累積的錫渣沉淀浮起

波峰焊爐錫渣


在使用錫鉛焊料工藝年代,波峰焊錫爐因長期生產后累積大量的銅離子,影響焊接質量,因此,需要間隔段時間進行“清爐”(將錫爐的錫全部溶解倒出,清除錫爐壁上附著的異物后,重新添加新的錫條)。這種工藝在當時使用錫鉛焊料時是很普遍的。但是,因應對歐盟RoHS指令,各電子廠開始逐步導入無鉛焊料,由于焊料成本大幅上漲,這種‘清爐’做法并沒有延續下來,更多的做法是往錫爐添加錫(不含銅的合金錫),以稀釋舊錫爐焊料中銅離子的含量,并保持在一定的比例。這種添加新錫稀釋錫爐銅離子的做法,雖然節省了焊料成本,但是,因為長期的生產累積,錫爐壁特別是錫爐底部將會附著很多的錫渣和助焊劑殘留物等“臟”東西,這些“臟”東西在某種條件下,可能脫開爐壁后浮出錫液表面,部分將可能順著錫波發生器的錫流,從波峰嘴浮出,這時,如果正好有線路板在焊接,這些“臟”東西將很容易就粘到線路板底面,造成線路板底部有錫渣異物問題。解決對策:固定時間徹底清理波峰焊錫爐。

五、其他因素

1、曾有連續性地出現多塊線路板底部有錫渣異物問題,分析這些問題線路板上的條碼號(每塊線路板都有個唯一的條碼,這些條碼主要用來監控和追溯制程上的些質量關鍵點,利用該條碼可以統計每小時過波峰焊的線路板數,因此,每塊板過波峰焊的時間都可以在系統里查到)。發現這些板呈現一定的規律性,即板臟的位置基本出現在板的邊沿,并且每隔約5.5 min出現一塊板臟,分析確認應該是波峰焊操作人員在撈取錫渣時,勺子不小心碰到鏈爪,從而使錫渣粘到鏈爪,導致生產時錫渣轉移到部件板上。根據這問題,特制訂了相關改善措施:清理錫渣時需要將鏈爪停止運行,因特殊原因需要在鏈爪運行時清理錫渣的,在操作上需要特別小心,同時要求后續工位密切關注部件板邊沿部分,如果后道工位有發現板臟時,需即刻停機排查導軌狀態。

2、另一種情況是線路板底部有錫渣異物相對集中在PCB的中部,板臟的面積小,一般呈點狀,而且數量相對少。這種情況一般是夾在凸波和平波中的錫渣,受錫流沖擊后濺起,前文已經提到的凸波和平波波峰嘴間距已經更改的較大,因此非設備因素造成。經排查波峰焊錫爐后發現,兩波間的錫渣流動不暢,有堆積現象,停機做詳細檢查后,原來在兩波錫渣流動的出口端,被團黏黏的異物擋住,造成錫渣流動不暢,清理后正常生產,跟蹤沒再發生板臟問題。事后分析黏黏的異物,可能是生產電源板時夾持的檔錫條,因夾持不牢掉到錫爐,在錫爐高溫下熔化,根據這意外事件,特制訂相關改善措施:生產有夾持檔錫條的部件板時,波峰焊爐后檢板工位發現部件板沒有檔錫條時,需即刻反饋波峰焊操作人員確認是否落在錫爐內;在手插檔錫條工位,如發現有損壞的檔錫條,不能使用。

、造成線路板底部有錫渣異物問題,除波峰焊操作工操作不當造成問題外,波峰焊設備本身設計缺陷以及維護保養方面也應該引起關注,有時候部件板臟問題可能是多方面原因造成的,僅做部分方面的改善是無法完全杜的。

1、在平常的設備維護保養過程中,要保證錫爐、波峰嘴、馬達和輸送導軌固定牢固,平穩,不抖動,避免錫爐上的錫渣因為晃動被沖到波峰上,從而粘到板面;

2、平波波峰嘴和擾流波波峰嘴間的距離要合適,距離太遠,板上焊錫溫度在兩波間降到焊錫熔點以下,將出現凝固現象,影響焊接質量,兩波間距離太近,則容易因互相沖刷影響,使兩波間的錫渣逆流到波峰上面,粘到板面;

3、錫爐長時間使用后,會在爐壁上粘上錫渣、助焊劑殘留物以及PCB氧化物,必須定期清理,保證干凈。否則,“臟”東西多了,容易被沖到波峰上,粘到板面。
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