焊接知識(shí)

培

訓(xùn)

教

材

編制：李承華

佛山柏奇貿(mào)易公司出版

一、焊錫原理

1、潤(rùn)濕

所謂焊接即是利用液態(tài)的“焊錫”及基材接合而達(dá)到兩種金屬化學(xué)鍵

合的效果。

A、特點(diǎn)：以膠合不同，焊接是焊錫分子穿入基材表層金屬的分

子結(jié)構(gòu)而形成一堅(jiān)實(shí)完全金屬的結(jié)構(gòu)，當(dāng)焊錫熔解時(shí)不可能

完全從金屬表面上把它擦掉，因?yàn)樗炎兂苫鶎咏饘俚囊徊?/p>

份。而膠合則是一種表面現(xiàn)象可以從原來(lái)表面被擦掉。

B、關(guān)于潤(rùn)濕的理解：

水滴在一塊涂有油脂的金屬薄板上，水形成水滴一擦即掉，

這表示水未潤(rùn)濕或粘在金屬薄板上，假如金屬基材表面清潔

并干燥，則當(dāng)他接觸水后則水?dāng)U散金屬薄板表面而形成薄面

勻稱膜層怎么搖也不會(huì)掉，這表示水已經(jīng)潤(rùn)濕此金屬板。

C、潤(rùn)濕的前提：清潔

幾乎全部的金屬曝露在空氣中時(shí)都會(huì)立即氧化這將防礙金屬

表面的焊錫潤(rùn)濕作用，所以必需先清潔焊錫面后進(jìn)行焊接作

業(yè)。

D、錫的表面張力

焊錫濕度會(huì)影響表面張力，即溫度愈高表面張力愈小，焊錫

表面和銅板之間的角度，稱為潤(rùn)濕角度它是全部焊點(diǎn)檢驗(yàn)基

礎(chǔ)。

E、相識(shí)錫鉛合金

錫鉛合金及溫度變化圖

0

19.72530354045505560636570

7580859095%

（錫鉛合金比例）

上圖說(shuō)明:

錫鉛合金在183.3C時(shí)處于固體及液體的混合階段，即半熔融狀

而在37/63時(shí)則可液體或固體直接變?yōu)楣腆w或液體，而不經(jīng)過(guò)半

熔融狀態(tài)。

故：我們?cè)?83.3C的溫度上結(jié)合焊接時(shí)間，熱汲取等因素；增加

55℃-80c來(lái)完成焊接.而采納63/37或60/40焊錫有以下三點(diǎn)緣

由：

①因其不經(jīng)過(guò)半熔融狀態(tài)而快速固化或液化；因此可最快速度完成

焊錫工作。

②能在較低溫度時(shí)開(kāi)始焊接作用，是錫爐合金中焊接性能最佳之

一種。

③熔液之潛透力強(qiáng)，可扎根般地滲透金屬表面之極微小間隙。

表1各種雜質(zhì)對(duì)--矩姆料的彩響

雜質(zhì)對(duì)焊料性能的影響

Sb錦含量大時(shí)焊料硬度增大，流動(dòng)性下降，含，超過(guò)1%時(shí)鋪展面積減少25%

Cu銅使爆料熔點(diǎn)升高，可焊性下降，含量超過(guò)0.29%時(shí)可引起焊點(diǎn)疏松

Bi錨使爆料熔點(diǎn)下降，機(jī)械性能下降，含量超過(guò)0.5%忖，使燃料表面氧化變色

Cdffi含*超過(guò)0.15%時(shí)，鋪展面積降低25%

Zn鋅使焊料流動(dòng)性降低,機(jī)械性能下降，含量超過(guò)0.003%時(shí)燃料表面就化，不耐腐蝕

Alfe作用同鋅一樣，含量超過(guò)0.005%時(shí)焊料氧化加劇

Fett使爆料熔點(diǎn)升高，潤(rùn)濕性下降

As碑含量超過(guò)0.2%時(shí)，鋪展面積下降25%

P確使焊料潤(rùn)濕性下降，引起疏松

S硫使焊料潤(rùn)濕性下降，引起疏松

Ag銀使爆料熔點(diǎn)升高

表2G-4。％（wt）給海料豪質(zhì)含■的主要標(biāo)準(zhǔn)（上限值）

JISZ3282-86(wt%)QQ-S-571FGB3131-J-STD-006J-STD-001

雜質(zhì)2001(1995)c波峰

[Classi]

B級(jí)A散S級(jí)ClassAA爐錫塊

Sb1.00.300.100.500.050.500.500

Cu0.080.050.030.080.030.080.300

Bi0.350.050.030.100.030.2500.250

Zn（各項(xiàng)之0.0050.0020.0050.0010.0050.005

和小于）

Fe0.030.020.020.020.020.020

AI0.0050.0050.0050.0010.0050.006

As0.030.030.030.0150.0300.030

Cd0.0050.0020.0050.0010.0050.006

二，相識(shí)助焊劑.

助焊劑是全部錫焊作業(yè)中不可缺少的協(xié)助性材料，其作用有：

①清除焊接金屬表面氧化膜。

②在焊接物表面形成一層液態(tài)的愛(ài)護(hù)膜；隔絕高溫時(shí)四周的空氣，

防止金屬表面的再氧化。

③降低焊錫表面張力，增加其擴(kuò)散實(shí)力。

④焊接瞬間可以讓熔融狀焊錫取代，順當(dāng)完成焊接

其分類(lèi)：

1,松香型2,免洗型3,水溶性4,環(huán)保型

而免洗型又分為免洗透亮型，低活性和高活性

三、錫爐的基本知識(shí)

焊錫完成的基本條件是：錫鉛合金；焊接材料（基板及零件腳）；溫度；協(xié)助

材料是助焊劑。

錫爐正是依據(jù)以上幾個(gè)條件采納機(jī)械方式制作出來(lái)的。

A,錫爐的基本結(jié)構(gòu)

1,完成助焊劑噴涂到PCB上的助焊劑槽及噴嘴。

焊接技術(shù)要求：助焊劑必需勻稱地涂覆在PCB焊接面上;故助焊

劑必需形成又細(xì)又密的泡沫物及PCB接觸，則發(fā)泡管及噴射嘴不得

有堵塞現(xiàn)象，氣壓足夠，為達(dá)到良好的效果，其助焊劑必需比重相

宜，固體含量低（3%左右），且尢水份否則將影響焊接。

2,預(yù)熱板

作用：使沾了助焊劑的線路板快速加熱使水份蒸發(fā)并削減線路板

上錫時(shí)的溫差，同時(shí)可避開(kāi)零件因熱量提升過(guò)快而損壞，防止線路

板突然受熱而變形，其次是使松香能發(fā)揮最佳的助焊效果。

焊接技術(shù)要求：

助焊劑必需烤干而又不失效且PCB干燥，其焊錫面溫度在焊接前

達(dá)到80-120℃;為焊接作打算.為保證預(yù)熱效果，預(yù)熱板必需表面光

滑以保持其熱傳導(dǎo)性保證預(yù)熱效果。

3,錫槽

錫槽是完成焊接最關(guān)鍵的組成部分，他通過(guò)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)在密室內(nèi)形成

一股強(qiáng)力的動(dòng)力將錫噴上錫槽并形成波峰狀。前部波峰瀑布狀的錫

波通過(guò)快速移動(dòng)刷掉因“遮擋效應(yīng)”而滯留在PCB焊錫面的助焊

齊U，讓錫能夠牢靠完全的潤(rùn)濕PCB焊點(diǎn)，其仰沖的最佳角度為5度,

以便讓后部的平穩(wěn)錫波進(jìn)一步修整已被潤(rùn)濕但形態(tài)不規(guī)整的焊點(diǎn)，

使之完備。焊接技術(shù)要求：

1,焊接時(shí)錫波平穩(wěn)，基板無(wú)抖動(dòng)。

2,焊接時(shí)間：245℃時(shí)其焊接時(shí)間在3-5S最佳

3,錫波無(wú)雜質(zhì)，無(wú)氧化物，基板表面有助焊劑在上錫前包覆焊錫面

防止氧化。

4,焊接材料無(wú)水份受熱蒸發(fā)且已達(dá)到肯定的預(yù)熱溫度。

這就要求：錫槽保持清潔，定時(shí)將氧化物等雜質(zhì)清走，俁持錫槽

四周及輸送帶爪的清潔，錫槽定期放錫重新整理保持錫波平穩(wěn)，馬達(dá)

定期加潤(rùn)滑油，錫槽的高度合適不讓錫泵超負(fù)荷運(yùn)行且盡量縮小旋轉(zhuǎn)

速度減小錫波蕩漾并愛(ài)護(hù)發(fā)熱管。輸送帶爪清潔避開(kāi)將雜質(zhì)及其它物

質(zhì)帶入錫槽污染錫的質(zhì)量。

4,輸送帶

輸送帶是完成焊接過(guò)程的機(jī)械扮裝置，它讓焊接過(guò)程機(jī)械

化，標(biāo)準(zhǔn)化.削減人為因素造成的焊接不良。其焊錫的技術(shù)

要求:運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)抖動(dòng)，輸送帶爪無(wú)變形清潔。鏈條必需定期

加潤(rùn)滑油以保證輸送帶運(yùn)行平穩(wěn)而清洗槽是清潔輸送帶的自

動(dòng)扮裝置，它可以預(yù)防爪子將雜質(zhì)及其他物質(zhì)帶入錫槽所以必需

保證其運(yùn)行正常。

PCBA過(guò)波峰狀態(tài)圖

錫爐的基本操作知識(shí)

1、焊錫及錫渣問(wèn)題

通常，組件沒(méi)有勻稱的受熱質(zhì)量，要保證全部的焊點(diǎn)達(dá)到足

夠的溫度，以便形成合格的焊點(diǎn)是必要的。重要的問(wèn)題是要供應(yīng)

足夠的熱量，提高全部引線和焊盤(pán)的溫度，從而確保焊料的流淌

性，潮濕焊點(diǎn)的兩面。焊料的溫度較低就會(huì)降低對(duì)元件和基板的

熱沖擊，有助于削減浮渣的形成，在較低的強(qiáng)度下，進(jìn)行焊劑涂

覆操作和焊劑化合物的共同作用下，可使波峰出口具有足夠的焊

劑，這樣就可削減毛刺和焊球的產(chǎn)生。

焊錫槽中的焊料成份及時(shí)間有親密關(guān)系，即隨著時(shí)

間而變化，這樣就導(dǎo)致了浮渣的形成。這就是要從焊接的組件上

①去除殘余物和②其它金屬雜質(zhì)的緣由及③在焊接工藝中錫損耗

的緣由。以上這些因素可降低焊料的流淌性。在選購(gòu)中，要規(guī)

定的金屬微量浮渣和焊料的錫含量的最高極限，在各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，

（如象IPC/J-STD-006都有明確的規(guī)定）。在焊接過(guò)程中，對(duì)焊料

純度的要求在ANSI/J-STD-001B標(biāo)準(zhǔn)中也有規(guī)定。除了對(duì)浮渣的

限制外，對(duì)63%錫；37%鉛合金中規(guī)定錫含量最低不得低于

61.5%。

波峰焊接組件上的金和銅濃度聚集比過(guò)去更快。這

種聚集，加上明顯的錫損耗，可使焊料丟失流淌性，削減張力并

增加聚結(jié)力；從而產(chǎn)生焊接問(wèn)題。外表粗糙，呈顆粒狀的焊點(diǎn)

常常是由于焊料中的浮渣所致。由于焊錫槽中集聚的浮渣或組件

自身固有的殘余物暗淡，粗糙的粒狀焊點(diǎn)也可能是錫含量低的

征兆，不是局部的特種焊點(diǎn)，故此屬錫槽產(chǎn)生氧化錫導(dǎo)致錫損耗

的結(jié)果。這種外觀也可能是在凝固過(guò)程中，由于振動(dòng)或沖擊所造

成的（后面將講到的冰柱的問(wèn)題）。

焊點(diǎn)的外觀就能直接體現(xiàn)出工藝問(wèn)題或材料問(wèn)題。

為保持焊料“滿槽”狀態(tài)和依據(jù)工藝限制方案對(duì)檢查焊錫槽分析

是很重要的。由于焊錫槽中有浮渣而“倒掉”焊錫槽中的全部焊

錫，通常來(lái)說(shuō)是不必要的，由于在常規(guī)的應(yīng)用中要求往錫槽中添

加焊料，使錫槽中的焊料始終是滿的。在損耗錫的狀況下，添加

純錫有助于保持所需的濃度。為了監(jiān)控錫槽中的化合物，應(yīng)進(jìn)行

常規(guī)分析。假如添加了錫，就應(yīng)采樣分析，以確保焊料成份比例

正確。

浮渣過(guò)多是一個(gè)令人麻煩的問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn)，焊錫

槽中始終有浮渣存在，在大氣中進(jìn)行焊接時(shí)尤其是這樣。運(yùn)用

“高波峰”這對(duì)焊接高密度組件很有扶植，但暴露于大氣的焊料

表面太大，而使焊料氧化，所以會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣。焊錫槽中焊

料表面有了浮渣層的覆蓋，氧化速度就放慢了。故在焊接過(guò)程

中，運(yùn)用錫槽中波峰的湍流和流淌會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣。

舉薦運(yùn)用的常規(guī)方法是將浮渣撇去，要是常常進(jìn)行

撇削的話，就會(huì)產(chǎn)生更多的浮渣，而且耗用的焊料更多。浮渣還

可能夾雜于波峰中，導(dǎo)致波峰的不穩(wěn)定或湍流，因此要求對(duì)焊錫

槽中的液體成份賜予更多的維護(hù)。

2波峰的相關(guān)操作

在波峰焊接工藝中，波峰是核心。可將預(yù)熱的，

涂有助焊劑，無(wú)污物的PCBA通過(guò)輸送帶送到波峰處，接觸具

有肯定溫度的焊料，而后加熱，這樣助焊劑就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反

應(yīng)，焊錫合金通過(guò)波峰動(dòng)力完成潤(rùn)濕形成互連，這是最關(guān)鍵的

一步。目前，常用的對(duì)稱波峰被稱為主波峰，設(shè)定預(yù)熱溫度，

助焊劑型號(hào)，噴量，泵速度，波峰高度，浸潤(rùn)深度，傳送

角度及傳送速度等，為達(dá)到良好的焊接特性供應(yīng)全方位的條

件。應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在離開(kāi)波峰的后面（出口端）

就應(yīng)使焊錫運(yùn)行降速，并漸漸地停止運(yùn)行。PCB隨著波峰運(yùn)行

最終要將焊料推至出口。在最掛的狀況下，焊錫的表面張力和

最佳化的板的波峰運(yùn)行，在組件和出口端的波峰之間可實(shí)現(xiàn)零

相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這一脫殼區(qū)域就實(shí)現(xiàn)了去除板上多余的焊錫。故應(yīng)

供應(yīng)充分合理的傾角，以致不產(chǎn)生橋接，毛刺，拉絲和焊球

等缺陷。

有時(shí)，波峰出口需具有熱風(fēng)流，以確保解除可能

形成的橋接（短路）。在PCB板的底部裝上表面貼裝元件后，有

時(shí)會(huì)在形成的“苛刻的波峰”區(qū)域內(nèi)形成氣泡，或在PCBA貼片

元件焊點(diǎn)處形成陰影部分，故在進(jìn)行波峰整平之前，應(yīng)運(yùn)用湍

流高波峰。湍流高波峰的高豎直速度有助于保證焊料及引線或

焊盤(pán)的接觸。在整平的二次波峰后面的振動(dòng)部分也可用來(lái)消退

氣泡和“陰影”，保證焊錫實(shí)現(xiàn)滿足的接觸組件焊點(diǎn)。

焊接工作站基本上應(yīng)做到：合理的助焊劑及噴

量，合理的預(yù)熱（PCBA保持80-120℃）,高純度焊錫（按標(biāo)準(zhǔn)

63/37）,波峰溫度（230?250℃）,接觸波峰的總時(shí)間（3?5

秒鐘），印制板浸入波峰中的深度（50?80%）,平穩(wěn)的傳送軌

道和在波峰及軌道零相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下焊點(diǎn)焊錫含量（克服錫薄

的缺陷）等。

3波峰焊接后的冷卻

通常在波峰焊機(jī)的尾部增設(shè)冷卻工作站。為的是

保障銅錫金屬間化合物形成焊點(diǎn)的牢靠性；另一個(gè)緣由是加速

組件的冷卻，在焊料沒(méi)有完全固化時(shí)，避開(kāi)板子移位?？焖倮?/p>

卻組件，以限制敏感元件長(zhǎng)期暴露于高溫下?lián)p傷性能。然而，

應(yīng)考慮到急劇性冷卻系統(tǒng)對(duì)元件和焊點(diǎn)的熱沖擊的危害性。

4結(jié)論

總之，要獲得最佳的焊接質(zhì)量，滿足用戶的需

求，必需限制焊接前，焊接中的每一工藝步驟，因?yàn)椴ǚ搴附?/p>

的整個(gè)組裝工藝的每一步驟都相互關(guān)聯(lián)，相互作用，任一步有

問(wèn)題都會(huì)影內(nèi)到整體的牢靠性和質(zhì)量。焊接操作也是如此，所

以應(yīng)嚴(yán)格限制全部的參數(shù)，時(shí)間/溫度，焊錫量，助焊劑成

分及傳送速度等等。對(duì)焊接中產(chǎn)生的缺陷，應(yīng)及早查明起因，

進(jìn)行分析，實(shí)行相應(yīng)的措施，將影響質(zhì)量的各種缺陷殲滅在萌

芽狀態(tài)之中。這樣，才能保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品都符合技術(shù)規(guī)范。

四、焊點(diǎn)品質(zhì)的探討

前面在焊錫原理中已經(jīng)談到錫必需及基板形成

共結(jié)晶焊點(diǎn)，讓錫成為基層的一部分，故要求：

1、在PCB焊接面上H現(xiàn)的焊點(diǎn)應(yīng)為實(shí)心平頂?shù)腻F體；橫切

面之兩外圓應(yīng)呈現(xiàn)新月型之勻稱弧狀。通孔中之填錫應(yīng)將零件勻稱完整

的包袱住。

2、焊點(diǎn)底部面積應(yīng)及板子上的焊盤(pán)一樣；

3、焊點(diǎn)之錫柱爬上升度大約為零件腳在電路板面突出的3/4,其最大高

度不可超過(guò)圓形焊盤(pán)直徑之一半或80%（否則簡(jiǎn)單造成短路）；

4、錫量之多寡應(yīng)以填滿焊盤(pán)邊緣及零件腳為宜，而焊接接觸角度應(yīng)趨近

于零，接觸角度越小越好、表示有良好之沾錫性；

5、錫面應(yīng)呈現(xiàn)光澤性，表面應(yīng)平滑，勻稱，

6、對(duì)貫穿孔的PCB而言，焊錫應(yīng)自焊錫面爬進(jìn)孔中升至零件面。（一般要

求超過(guò)PCB厚度的50%以上）

滿足以上6個(gè)條件的焊點(diǎn)即被稱為合格焊點(diǎn)，由此延長(zhǎng)出品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

五、不良焊接發(fā)生緣由及處理對(duì)策：

須要補(bǔ)焊的不良焊點(diǎn)是一個(gè)困難的主題。首先須推斷是『設(shè)計(jì)不

良』，『焊接性問(wèn)題』，『焊錫材料無(wú)效』或是『處理過(guò)程及設(shè)備的問(wèn)

題』。此外，許多被認(rèn)為不良的焊點(diǎn)，事實(shí)上是沒(méi)有問(wèn)題的，不過(guò)太多廣被

認(rèn)同的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，錯(cuò)誤的強(qiáng)調(diào)焊點(diǎn)的美觀而忽視了它的功能。針對(duì)一些問(wèn)題

我們做如下探討：?jiǎn)栴}解決概論當(dāng)問(wèn)題發(fā)生時(shí)，首先必需檢查的是制造過(guò)程

的［基本條件］，我們將它歸類(lèi)為以下三大因素：

1.材料問(wèn)題：

這些包括焊錫的化學(xué)材料如助焊劑，油，錫，清潔材料，還有PCB

的包覆材料，如防氧化樹(shù)脂，短暫或永久性的防焊油墨及印刷油墨等

2.焊錫性的不良：

這涉及全部的焊錫表面，像零件（包括表面貼著的零件/SMT零件），PCB

及電鍍貫穿孔,都必需被列入考慮。

3.生產(chǎn)設(shè)備的偏差：

包括機(jī)器設(shè)備和修理的偏差以及外來(lái)的因素，溫度，輸送帶的速度和

角度，還有浸泡的深度等等，是和機(jī)器有直接關(guān)系的變數(shù)。除此之外，通風(fēng),

氣壓之降低和電壓的變化等等之外來(lái)因素也都心須被列入分析的范圍之內(nèi)。

每個(gè)問(wèn)題皆有它不同之處，不能一概而論。以下是一系列標(biāo)準(zhǔn)的檢查步

驟，可以有幫忙您找出問(wèn)題的來(lái)源。

步驟一：焊錫流程中，變數(shù)最小的應(yīng)屬于機(jī)器設(shè)備，因此第一個(gè)檢查它們，

為了達(dá)到檢查的正確性，可用獨(dú)立的電子儀器協(xié)助，比如用溫度計(jì)檢測(cè)各項(xiàng)

溫度，用電表精確的校正機(jī)器參數(shù)，從實(shí)際作業(yè)及記錄中，找出最相宜的

操作條件。

留意：在任何狀況下，盡量不要想調(diào)整機(jī)器設(shè)備來(lái)克服一些短暫的焊錫問(wèn)

題，這樣的調(diào)整可能會(huì)導(dǎo)致更大的問(wèn)題發(fā)生！

步驟二：接下來(lái)檢查全部的焊錫材料。助焊劑的比重，透亮度，顏色,

離子含量等及錫鉛合金的純度，這是一項(xiàng)持續(xù)的工業(yè)，定期檢查加上不定期

抽檢，都有助于其品質(zhì)的確保。

步驟三：PCB及零件的焊錫性不良，是造成焊錫問(wèn)題最大的因素。探討PCB

之焊錫問(wèn)題，必需先把其他可能發(fā)生的變固定或隔離，然后逐一的探討。例

如當(dāng)零件腳發(fā)生焊錫不良時(shí)，可以先鎖定其他變數(shù)，只針對(duì)這些焊錫不良的

零件腳徹底［比較］及［分析］，這種方式的追蹤，問(wèn)題的來(lái)源很快就會(huì)明朗。

步驟四：檢查貫穿孔（PTH）的品質(zhì)，沖孔，鉆孔等缺點(diǎn)，可以用放大之設(shè)

備看出貫穿孔表面是否平整，干凈或是有其他雜質(zhì)，斷裂或電鍍的厚度標(biāo)

不標(biāo)準(zhǔn)。追查焊錫問(wèn)題的過(guò)程中，原理和觀念正確外，步驟是特別重要的，

如何以比較及分析的步驟是特別重要的，如何以比較及分析的步驟有效的找

出問(wèn)題所在，是電子工程人員最大的課題。

A）潤(rùn)焊不良（Non-wetting）

現(xiàn)象：錫未全面而且不勻稱包覆在被焊物表面讓焊接物表面金屬裸露。

推斷潤(rùn)焊不良錯(cuò)覺(jué)：錫已經(jīng)把被焊物焊接在基板上面事實(shí)上錫只有部份

或沒(méi)有及基材金屬有“結(jié)晶”過(guò)程。

產(chǎn)生緣由：A,基板被外界污染（表面有氧化物或其他影響焊接的物

值）

B,錫鉛合金被污染（錫槽內(nèi)的錫必需半年更換一次）

C,助焊劑未起到作用（或失效）

解次方法:

A、檢查助焊劑或更換助焊劑

B、采納活性較強(qiáng)助焊劑增加清潔實(shí)力

C、多次浸錫作業(yè)

B）潤(rùn)焊不良（Dewetting）

焊錫性的良否，取決于被焊物是否能得到良好的潤(rùn)焊,所以焊點(diǎn)的品質(zhì)也就

確定于［潤(rùn)焊］的好壞?；旧希稿a能潤(rùn)焊銅墊或其他金屬，而這些金屬的

表面不能被氧化物所覆蓋或沾到其他雜質(zhì)（如灰塵，有機(jī)化合物等），［潤(rùn)

焊］不好都是被焊物表面不干凈所造成。

潤(rùn)焊不良（non-wetting）和潤(rùn)焊不勻稱（dewetting）,兩者之間因?yàn)榘l(fā)生時(shí)

的過(guò)程不同，所以必需分別探討。［潤(rùn)焊不良］的狀況是當(dāng)焊錫時(shí)，錫無(wú)法全面

的包覆被焊物表面,而讓焊接物表面的金屬裸露,這情形特殊簡(jiǎn)單在裸銅板發(fā)

生。（圖2T）,圖中紅色圖形的裸銅布滿整個(gè)焊錫面，其圖形的外圖主要是錫

的內(nèi)聚力所形成。

換個(gè)觀點(diǎn)看來(lái)，［潤(rùn)焊不勻稱］是焊錫時(shí)錫有全面的覆蓋整個(gè)焊錫面，陽(yáng)有達(dá)到

［潤(rùn)焊］的程度（圖2-2）,此時(shí)被焊金屬于錫鉛合金有〃金屬共熔反應(yīng)〃發(fā)生，但

是當(dāng)焊接表面冷卻的過(guò)程中，潤(rùn)焊性開(kāi)始減而錫的內(nèi)聚性開(kāi)始增加，原本平整

的錫面，因?yàn)槎邚埩Σ荒芷胶猓詴?huì)有一部份的液態(tài)錫被拉開(kāi)，而以上反

角度(dihedralangle)固化成球狀或珠狀。此時(shí)焊錫面只有小量的錫鉛合

金真正的及被焊物表面達(dá)成金屬于金屬較厚的結(jié)合，至于那些較

薄的錫面，肉眼看來(lái)是包覆整個(gè)裸銅面，但是在高能量的顯微鏡底下，還是

常會(huì)發(fā)覺(jué)肉眼看不到的潤(rùn)焊不良(non-wetting)現(xiàn)象。潤(rùn)焊不良(non-

wetting)在焊錫作業(yè)中是不能被接受的，它們嚴(yán)峻的減低了焊點(diǎn)的［耐久性］

和［延展性］,同時(shí)也降低了焊點(diǎn)的［導(dǎo)電性］及［導(dǎo)熱性］。到目前為止，還

沒(méi)有數(shù)理上的程序可以精確的計(jì)算出潤(rùn)焊不良可被接受的范圍，所以此缺點(diǎn)

一旦發(fā)生,必定不能被接受.從另一個(gè)角度來(lái)看，［潤(rùn)焊不良］大都是助焊劑在

焊接前沒(méi)有徹底的做好清除焊接面氧化膜的步驟，還有焊接時(shí)間的長(zhǎng)短溫度

的凹凸也會(huì)促使?jié)櫤覆涣嫉陌l(fā)生。

潤(rùn)焊不良之緣由：

在本節(jié)中所提的缺點(diǎn)都是以下一種或多種狀況造成：

1.外界的污染

*PCB和零件都有可能被污染，污染物包含油，漆，蠟，脂等，這些污染

物統(tǒng)稱為雜質(zhì)(dirt)，可以焊接面運(yùn)用適當(dāng)?shù)那鍧嵎绞角宄?/p>

次傳統(tǒng)溶劑清洗(vapordegreasers)已勝利的被廣泛運(yùn)用，但必需選擇不

損害PCB材質(zhì)的電子極溶劑，避開(kāi)有害物質(zhì)的殘留。

*可用水性清洗機(jī)清洗，但要確定這些雜質(zhì)是否溶液于水。

*有些外界污染是源于PCB表面的防焊油墨，例如不良的綱板印刷程序，油

墨烘干過(guò)程時(shí)油墨溢出，烘干后的防焊油墨很難去除，當(dāng)它沾到焊接面

時(shí)，只能以磨擦或工具去除，這種機(jī)械力的去除法，普遍被運(yùn)用，但也較

簡(jiǎn)單埋藏一些微小的粒子于PCB表面。以下將作進(jìn)一步的說(shuō)明。

2.埋藏的粒子(EmbeddedParficles)

外來(lái)物質(zhì)埋藏于焊接物表面也會(huì)影響潤(rùn)焊性。在軟質(zhì)的金屬表面，運(yùn)用磨石

或研磨機(jī)，很簡(jiǎn)單將硬物嵌入金屬表面，這些非金屬物質(zhì)，明顯不能于錫鉛

合金焊接，也無(wú)法以助焊劑去除。某些合成對(duì)料做刷子，也會(huì)造成類(lèi)似問(wèn)

題。*這種狀況最好的處理方法是用化學(xué)藥品進(jìn)行整面的蝕刻(etching),

去除非金屬的雜質(zhì)。這些蝕刻藥劑都是很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)，必需妥當(dāng)管制，最

好能詢問(wèn)PCB供應(yīng)廠具體的運(yùn)用技術(shù)。

3.矽利康油(SiliconeOil)

矽利康油雖然如上述第一點(diǎn)所提到，是一種外界的污染，但因?yàn)樗?dú)特的性質(zhì),

所以在此另外探討。矽合成物由于附著力強(qiáng)，被用來(lái)當(dāng)作潤(rùn)滑劑或粘著劑。

一旦被矽合成物污染，即使薄薄的一層，沒(méi)沒(méi)有任何溶劑可以有效有清除，

因此矽的合成物被認(rèn)為是焊錫潤(rùn)焊的〃毒藥〃。

*造成矽污染的緣由許多，包裝塑膠袋由于運(yùn)用矽來(lái)作為生產(chǎn)脫模劑，而被

認(rèn)為是一大污染。近來(lái)有許多的平安塑膠包裝已經(jīng)改善此一問(wèn)題，但還是

要留意選擇。

求另一類(lèi)源則是過(guò)錫前所涂的散熱劑。廠內(nèi)矽合成物的運(yùn)用，雖然遠(yuǎn)離焊錫

流程，但由于人員手接觸的〃傳染〃，很快會(huì)布滿焊錫流程，所以要特殊留

忌、O

*目前為止還沒(méi)有清除矽油的方法，唯一的方法就是盡量保持干凈和嚴(yán)

格的限制。

4.嚴(yán)峻氧化膜(HeavyTarnishLayer)

FCB焊錫面的氧化膜不能被助焊劑徹底清除，也是造成潤(rùn)焊不良的來(lái)源之

一。金屬表面只要接觸空氣，氧化膜就會(huì)形成，但是適當(dāng)且合理的氧化膜可

以輕易的被助焊劑清除，但因?yàn)镻CB儲(chǔ)存不當(dāng)或制造流程不良，烘干(bun

in)的過(guò)程不當(dāng)，都會(huì)造成相當(dāng)嚴(yán)峻的氧化，讓助焊劑也莫可奈何。以下列

舉一些簡(jiǎn)單的解決方法供參考：

*通常活性較強(qiáng)的助焊劑可以有較強(qiáng)的清潔實(shí)力，可以幫忙去除嚴(yán)峻的氧

化膜，但活性強(qiáng)的助焊劑只能針對(duì)某些特殊的狀況運(yùn)用，并不能適合全部

的PCB,運(yùn)用這類(lèi)“超規(guī)格”的助焊劑焊接后，更要留意其殘留物對(duì)于

PCB品質(zhì)的影響，必需有嚴(yán)格的品保及追蹤，以確保產(chǎn)品壽命。

*PCB可用較強(qiáng)的助焊劑先進(jìn)行噴錫或滾錫(pretin)的作業(yè)，然后再以

水或溶劑清洗，即先藉由強(qiáng)活性助焊劑去除嚴(yán)峻氧化膜后，再以錫包覆，

防止氧化。

*可用化學(xué)溶劑進(jìn)行飩刻，即用強(qiáng)酸類(lèi)的溶液，適當(dāng)稀釋后擦拭氧化線

路，適當(dāng)清洗立刻插件過(guò)錫。運(yùn)用這類(lèi)溶液于PCB更嚴(yán)峻的氧化，過(guò)錫后的

PCB也要列表追蹤。

*助焊劑本身污染，活性不夠或操作方式不對(duì)，也不能有效的去除氧化

膜，所以也要列入評(píng)估。

*過(guò)錫時(shí)間不夠或預(yù)熱溫度不夠，會(huì)使助焊劑不夠時(shí)間清除氧化膜，若能

延長(zhǎng)過(guò)錫時(shí)間及加強(qiáng)預(yù)熱效果，肯定有助于氧化膜的去除。

5.錫鉛合金(Solderalloy)

*檢查錫爐內(nèi)的錫鉛合金成分(見(jiàn)圖2-3)。

*建立標(biāo)準(zhǔn)的焊錫流程及作業(yè)指導(dǎo)，讓作業(yè)人員有依規(guī)可循，降低人為疏忽

的變數(shù)。

成分由于焊條中含有不純物質(zhì)而影響之事宜如下：

睇增加少量，其張力增大，焊條變硬又脆，而熔點(diǎn)會(huì)上升。

銅含有0.02%以上時(shí)會(huì)變硬又脆，含量愈多熔點(diǎn)會(huì)上升。

鈿高純度焊條含有0.001%,含有量增加其熔點(diǎn)會(huì)下降。

鋅含有鋅最有害處，含有0.001%,光澤性會(huì)消逝，流淌性變壞。

鐵含有鐵時(shí)，焊條之光澤性變壞，接著力會(huì)降低。

鋁及鋅一樣有害，尤其是流淌性更壞。

0潤(rùn)焊不勻稱

潤(rùn)焊不勻稱和潤(rùn)焊不良（non-wetting）很類(lèi)似，都是焊錫品質(zhì)探討時(shí)，不

能被接受的缺點(diǎn)。這種狀況是當(dāng)焊錫原本已經(jīng)潤(rùn)焊焊接物表面，但經(jīng)過(guò)一段

時(shí)間以后，部份的錫因不能附著而以液態(tài)狀況積累（圖3-1），此時(shí)錫的內(nèi)聚

力會(huì)把這些積累的液態(tài)錫形成〃小滴〃狀，使錫面不再平整。在潤(rùn)焊的過(guò)程中

有些金屬共熔焊不照成潤(rùn)勻稱的緣由許多，主要是焊接表面受污染（氧

化），使焊錫不能全面的附著來(lái)進(jìn)行勻稱的（Intermetallic）.PCB潤(rùn)焊

不勻稱，除了裸銅板焊錫面污染外，主要來(lái)自鍍錫加工，問(wèn)題不是在PCB鍍錫

后的鍍錫層表面，而是在裸銅板及鍍錫之界面。這種狀況可參閱（圖3-2）,

其問(wèn)題同樣發(fā)生在鍍錫板，因?yàn)楹稿a過(guò)程中，錫的內(nèi)聚力負(fù)責(zé)把錫平整的拉

回，若是焊接面受污染而造成不能勻稱潤(rùn)焊時(shí)，此時(shí)焊接面的表面張力也會(huì)

不勻稱，部分錫的［流淌力］會(huì)大于錫的［內(nèi)聚力］而使錫脫落，造成不勻稱的

表面。當(dāng)潤(rùn)焊不勻稱時(shí)，重新焊錫并無(wú)扶植，因?yàn)榇蟛糠值奈廴久嬉驯诲a埋

住，助焊劑不能作［清潔］(pre-cleaning)的工作，所以無(wú)法達(dá)到潤(rùn)焊的功

能。以下的建議可以幫忙解決。把焊錫從焊接面剝離(StripOff),在重新焊

接前更要清潔表面的氧化膜。

*用化學(xué)溶劑剝離時(shí)，不可損害到裸銅板或PCB的其他材質(zhì)才可。

*也可用高溫氣刀熔錫(即PCB浸在熔融錫拿出后以強(qiáng)力氣刀把氣吹平)，

再用活性強(qiáng)的助焊劑來(lái)進(jìn)行焊接。

*當(dāng)此問(wèn)題發(fā)生在零件腳時(shí)，多次浸錫或過(guò)錫則可改善。

D)錫球(SolderBall)

錫球和焊錫短路(solderwebbing)形成的地點(diǎn)不同，錫球大多數(shù)發(fā)生在

PCB的零件面(componentside)(圖4-1),而焊錫微短路則發(fā)生在焊錫面

(solderside),因?yàn)殄a本身內(nèi)聚力之因素，使這些錫顆粒之外觀呈現(xiàn)球狀。

它們通常隨著助焊劑固化的過(guò)程附著在PCB表面，有時(shí)也會(huì)埋藏在PCB塑

膠表面如防焊油墨，因?yàn)檫@些油墨過(guò)錫時(shí)會(huì)有一段軟化過(guò)程，也簡(jiǎn)單沾錫

球。把錫球推擠出PCB表面的〃反映機(jī)構(gòu)〃及吹氣孔(blowholes)的形成特別

類(lèi)似，只是兩者氣體形成的時(shí)間不一樣。以錫球的個(gè)案而言，焊孔內(nèi)大量的

氣體快速形成而急于揮發(fā)，此時(shí)焊孔頂端的熔錫還未凝固，所以錫球較簡(jiǎn)單

從頂端衡出，而不易從底端形成吹氣孔(blowholes)或錫洞(empities)。相

反的以吹氣孔而言，孔內(nèi)氣體產(chǎn)生較慢且較少，當(dāng)要往上揮發(fā)時(shí)，焊孔頂端

的錫己凝固，所以只能從底部未干的熔錫溢出，而開(kāi)成錫洞。

(圖3-1)圖3-2

1.錫球發(fā)生之緣由：

許多助焊劑的配方中，多少都會(huì)滲入少量的;

但這微量的水還不致引起錫球，當(dāng)錫球突然:

生時(shí)，可能是以下緣由所造成的：

圖4-1

*PCB預(yù)熱不夠，導(dǎo)致表面的助焊劑未干。

?助焊劑的配方中含水量過(guò)高。

*不良的貫穿孔(PTH)。

?工廠環(huán)境溫度過(guò)高。

2.溫氣及水氣的來(lái)源：

*滿裝的助焊劑桶(2001或201)，曝露在雨中時(shí)，所以有遮避的倉(cāng)庫(kù)及隨

時(shí)檢查助焊劑桶的開(kāi)口是否緊閉，對(duì)助焊劑的儲(chǔ)存是很重要的。

求在發(fā)泡過(guò)程,空氣壓縮機(jī)會(huì)夾帶大量的水氣及油污進(jìn)入發(fā)泡槽內(nèi)，所以加裝

水過(guò)濾器(traporfilter)，隨時(shí)保養(yǎng)檢查是必要的工作。

*制造流程中要留意是否有溫的零件或工具參及其中，要偏量避開(kāi)。

*運(yùn)用氣刀(airknife)作業(yè)，除了幫忙預(yù)熱之不足外，更可預(yù)防夾具

(finger)夾帶水分回來(lái)，而污染發(fā)泡槽。錫球發(fā)生時(shí)，修補(bǔ)的程序和焊

錫微短路（webbing）相同，只是零件面有許多零件阻擋，更難以刷子的方

式去除。檢查時(shí)更須要當(dāng)心零件下面的錫球，因?yàn)樗鼈兂ｋ[藏起來(lái)不易發(fā)

覺(jué)。錫球是焊錫過(guò)程中任何時(shí)間都可能發(fā)生的缺點(diǎn)，造成們賴度嚴(yán)峻的損

害。為了避開(kāi)它，預(yù)防是唯一牢靠的方法。

E）冷焊

冷焊的定義是焊點(diǎn)表面不平滑、如〃破裂玻璃〃的表面一般。冷焊是焊點(diǎn)凝固

過(guò)程中，零件及PCB相互的移動(dòng)所形成（圖5T），這種相互移動(dòng)的動(dòng)作，影

響錫鉛合金該有的結(jié)晶過(guò)程，降低了整個(gè)合金的強(qiáng)度。當(dāng)冷焊嚴(yán)峻時(shí)，焊點(diǎn)

表面甚至?xí)形⑿×芽p或斷裂的狀況發(fā)生。

造成冷焊的緣由：

會(huì)造成冷焊的緣由，有下列幾種來(lái)源：

*輸送軌道的皮帶振動(dòng)不平衡。

，機(jī)械軸承或馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡。

*抽風(fēng)設(shè)備或電扇太強(qiáng)。

檸CB已經(jīng)流過(guò)輸送軌道出口，錫還未干。

求助焊劑潤(rùn)焊不夠或被焊人員的作業(yè)疏失。PCB過(guò)錫

后，保持輸送軌道的平穩(wěn)，讓錫鉛合金固化的過(guò)程

中，得到完備的結(jié)晶，即能解決冷焊的因擾。當(dāng)冷焊

發(fā)生時(shí)可用補(bǔ)焊的方式整修，若冷焊嚴(yán)峻時(shí)，則可考

慮重新過(guò)一次錫。有關(guān)于零件的振動(dòng)而影響焊點(diǎn)的固

化,使焊點(diǎn)表面不平整或外形不完全的狀況，廠內(nèi)的品管單位，必需建立一

套焊點(diǎn)外觀標(biāo)準(zhǔn)，讓參及焊錫作業(yè)的人員，有推斷的依據(jù)。

F)吃錫不良

焊孔錫不足，貫穿孔壁潤(rùn)焊不良

焊點(diǎn)不完整，在電子界流傳運(yùn)用的名稱許多，如［吹氣孔］(blowholes),

［針孔］(pinholes),［錫落］(drop-outs)或空洞(empties)o

在往后的課程中(第二篇)，我們將分別的探討這些缺點(diǎn)，并依其不同的特性

來(lái)整合我們的〃術(shù)語(yǔ)〃。所以［焊點(diǎn)不完整］可。悌孔

壁潤(rùn)焊不良］二類(lèi)來(lái)加以定義。

1.焊孔錫不足(UnfilledHoles)

在單層板，雙層板，多層板，焊點(diǎn)四周36i圖6-1

有被錫包覆(圖6-1).

2,貫穿孔潤(rùn)焊不良(PoorSolderRise)

錫沒(méi)有完全潤(rùn)焊到孔壁頂端。此情形只發(fā)生在變重

或多重板(PTH)(圖6-2).當(dāng)新的PCB設(shè)計(jì)完成，第一

次過(guò)錫時(shí)，此問(wèn)題的追蹤將更加困難。若是設(shè)計(jì)完善，生產(chǎn)已經(jīng)很穩(wěn)定的PCB

及焊錫流程,突然發(fā)覺(jué)這些問(wèn)題,可

循以下的項(xiàng)目，逐一檢查，改善。但探討以下的項(xiàng)目以前，必需先完成機(jī)

器及材料的檢查,例如：溫度，速度，助焊劑，鉛錫合金等，確定問(wèn)題不

是來(lái)自機(jī)器及材料時(shí)，則可循下列項(xiàng)目再做檢查。

圖6-2

A.焊孔錫不足,發(fā)生緣由可歸類(lèi)如下：B.貫穿孔壁潤(rùn)焊不良：

*零件及PCB本身的焊錫性不良。*零件及PCB本身的焊錫性不良：

*貫穿孔壁有貫穿孔內(nèi)或沾到銅墊

*貫穿孔里面不干凈。

表面（單層板）

*防焊油墨流入貫穿孔內(nèi)或沾到銅墊表

*零件孔受到污染。

面（單層板）

*零件孔及零件腳的比率不正確。*防焊油墨流入貫穿孔內(nèi)。

*錫波不穩(wěn)定或輸送帶振動(dòng)。*助焊劑因過(guò)度受熱而沒(méi)有活性。

當(dāng)以上這些問(wèn)題發(fā)生在某些特定的零件或PCB時(shí)可以查看并比較其他批

次的零件或PCB,找出其差異性，或留意其上游廠商的制造流程是否有更

動(dòng)。當(dāng)問(wèn)題重復(fù)發(fā)生在某些特定的零件時(shí)，可能是當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮［熱

平衡問(wèn)題］。即PCB焊點(diǎn)的溫度分布不均衡所導(dǎo)致。從這觀點(diǎn)中可以了解多

層板（multilayerboards）更須要特殊的預(yù)熱處理，熱量尤其要傳達(dá)到貫

穿頂端，因?yàn)槿粲泻更c(diǎn)不完整的狀況時(shí)，以多屋板而言，必將不能被接受。

至于貫穿孔的錫位高度，各廠視產(chǎn)品的要求，應(yīng)當(dāng)要有自己的標(biāo)準(zhǔn)。以

雙層板而言，IPC規(guī)定貫穿孔頂點(diǎn)的錫位高度可以允許25%的下落（以PCB的

厚度為標(biāo)準(zhǔn)），但雖然下落25%,其貫穿孔壁四周必需完全潤(rùn)焊才算通過(guò)。若

以多層板而言，許多廠商則規(guī)定，貫穿孔必需完全補(bǔ)滿才可。

G）吃錫過(guò)剩一包錫

包錫的定義是焊點(diǎn)的四周被過(guò)多的錫包覆而不能斷定其是否為標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)（圖

7-1）o過(guò)多的錫隱藏了焊點(diǎn)和PCB間潤(rùn)焊（wetting）的曲度，它也可能覆

蓋零件腳該露出之部份，使肉眼看不到。而且包錫并不能加強(qiáng)焊接物的堅(jiān)牢

度或?qū)щ姸?，只是奢侈罷了。每間電子公司必需有一套適合自己產(chǎn)品或焊錫

流程的作業(yè)指南，其中必需規(guī)定每一顆焊點(diǎn)最大的吃錫量。總之焊點(diǎn)的表血,

頂端及底部必需潤(rùn)焊良好，成弧度標(biāo)準(zhǔn)的形態(tài)（焊錫帶）。

造成包錫的緣由：

*過(guò)錫的深度不正確。

次預(yù)熱或錫溫不足。

*助焊劑活性及比重的選擇不當(dāng)。

*PCB及零件焊錫性不良。

*不適合的油脂物夾混在焊錫流程。

圖7-1

圖8-1

當(dāng)發(fā)覺(jué)包錫時(shí)，必需把它解除,最有效率的方法是再過(guò)一次錫，但必需讓PCB

靜置4-6小時(shí),讓PCB的樹(shù)脂結(jié)構(gòu)能復(fù)原強(qiáng)度c若太快過(guò)兩次錫，則會(huì)造成

熱破壞（heatdam-age）.包錫的發(fā)生會(huì)嚴(yán)峻影響產(chǎn)品的信任度。它會(huì)掩蓋

錫的缺點(diǎn)，不論在機(jī)械強(qiáng)度，電器特性或標(biāo)準(zhǔn)外觀，都會(huì)造成令人頭疼的

問(wèn)題。所以沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)能允許嚴(yán)峻的包錫發(fā)生。

H)冰柱

冰柱這名詞，可以特別貼切的形容焊點(diǎn)形態(tài)(圖8-1),其發(fā)生的緣由是當(dāng)

熔融錫接觸被焊物時(shí)，因溫度大量流失而急速冷卻，來(lái)不及速成潤(rùn)焊

(wetting)的任務(wù)，而拉成尖