正确实施首件检查是确保无铅焊接成功的关键

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1、正确实施首件检查是确保无铅焊接成功的关键

2、第1内容加载中...作为生产制造经理，工艺这个词必须时时回响在你的耳畔，它是无铅应用中首先需要重视的。无铅焊接合金所造成的较小工艺窗口不仅对回流焊设备，而且也对首件检查设备和过程提出了更高要求。本文将重点阐述有关无铅焊接的典型工艺问题、应采取的相应首件检查策略以及无铅焊接SMT生产参数的认定和质量管理方法。制订一个高质有效的控制程序完全有赖于发现所有潜在工艺问题并加以防范的能力，为了避免产品在售出以后出现故障而面临巨大经济与声誉损失，业内领先的大型生产厂商纷纷通过加强首件检查使得这种可能性大为降低。

3、目前业界已经发表不少关于无铅焊接中工艺窗口较小及其对可靠性影响的文章，可以肯定地说，焊接工艺发展到今天它所存在的一些工艺问题已经是可以解决的了。我们都已了解含铅焊锡膏的浸润范围由60秒到120秒，而能接受的峰值范围很宽，从205℃直至高达255℃。在目前的焊接工艺中，大温度范围对于可焊性与可靠性的问题都不是太大。而无铅合金的浸润工艺窗口要小得多，峰值温度范围为230℃到250℃，如果超出这些规定的工艺窗口会对焊点的完整性、元件的安全性及最终可靠性都产生不良影响。下面我们可以看到这在实际应用中如何妨碍获得稳定、可靠的工艺。直接影响首件检查和S

4、MT生产线的重要工艺参数包括：1.浸润不佳和流动性；2.基板弯曲；3.较高的工艺温度会损坏元器件，或者改变所要求的焊点形状；4.产生条纹(也被称作“桔皮线”或“冻结线”)，柱状晶体使焊点看上去不太光亮，因而也更难认定其质量；5.无铅焊接助焊剂残留；6.立碑现象；7.产生小锡珠；8.产生锡须；9.产生空洞。了解了上述无铅焊接工艺典型特征之后，我们就可以确定企业在首件检查过程中如何贯彻质量评估和进行适当的SMT生产线参数认定。一个公司的设备与焊接耗材必须紧密结合才能保证可靠的焊接工艺，因而在选择时需要给予最大关注。回流焊炉的表现在整条无铅生产线

5、中起着至关重要的作用，而最终成功的决定因素还是首件检查。过去10年来，国际焊接标准在全球范围内受到越来越多的重视，IPC610目前被视作最重要的国际工艺标准，并将在今后较长一段时间仍然适用。符合这样的工艺标准一直以来都是很重要的，而根据这样的标准来进行检查更是必须。元器件日趋小型化，使焊点更小、焊接更难完成，如14mil(0.35mm)脚间距的TQFP、0402与0201器件、CSP及倒装芯片等，因而也更难检查，工艺标准则为SMT工艺认定提供了很有价值的指导方针。拥有标准、用标准来检验、用标准来生产应该是制造厂商的基本准则，在首件检查中保证

6、焊点的牢固性就是为了遵循这样的标准。如果我们考虑到上面提到的无铅焊接工艺的典型问题，那么按标准来进行生产将面临很大挑战，SnAgCu合金浸润不佳的特性将使焊料完整填充变得更困难，同时超出规定的工艺窗口又会产生可焊性问题，无铅焊工艺窗口较小，在回流焊中做好温度控制和使△T最小化是保证焊接成功的关键。无铅焊接所要求的更高工艺温度也会带来新的障碍。当器件在回流焊中自身温度高过PCB时，熔化的焊料会因虹吸效应爬升到元件引脚上，从而改变正确的焊点形状。有时候需要采用破坏性界面检查方法，然而这种检查是一种很浪费的首件检查方法。另外，较高的工艺温度会产生

7、器件膨胀和基板弯曲，这些问题都会导致准开路现象，而温度超出器件承受的最高范围又会造成致命的爆米花现象和器件内部下塌。另外一个需要注意的是，在首件检查中，现在标准的放大倍率较小的0度检验设备如显微镜是无法获取截面和侧面图片的。如何检查PCB板、检查哪里、用什么仪器检查，这些问题都关系到无铅焊接首件检查工艺的有效性和经济性。多年以来，操成功地用一些视觉显示器来反映完整的焊点情况，我们多次听到这样的说法:“好的焊点看上去就应该是这样的。”冷焊往往看上去比较黯淡、多纹，而无铅焊焊点的特征是看上去就比较黯淡，这是由于无铅焊合金凝固过程中产生的条纹、“

8、冻结线”、“桔皮现象”所造成的结果。这些明显的“缺陷”是天然形成的，并不是焊接问题。用高倍率放大仪器检查焊点冻结线之间是否光滑，可以判断该焊点是否可靠。在无铅波峰焊工艺中，我们常会用SnCu或SnAgCu合金条。在焊锡槽中，铜会形成Cu6Sn5金属化合物针状或树枝状结晶体。这对生产是很不利的，当合金密度较低时含锡量较高，在焊锡槽底部就会沉降一些针状物并成为焊点组成部分。虽然这个瑕疵是天然形成的，但它确实使焊点看上去不够光亮，必须配备适当的检查设备并重新培训操作人员有关无铅焊检查工艺的标准才能得到正确判断。另外，无铅焊接浸润不佳的特性在波峰焊

9、过程中会使焊料填满PTH通孔更加困难，用标准的波峰焊设备生产符合IPC第三级标准的高可靠性产品是不容易的，我们要充分考虑选用合适的无铅选择性波峰焊来降低缺陷率。任何情况下，都要经