如何解决HASL工艺焊锡瘤和漏焊问题?

有铅 HASL 工艺虽成熟,但在实际生产中,受原材料、设备参数、操作规范等因素影响,仍易出现各类质量问题,如焊锡瘤、漏焊、焊锡层不均、表面残渣等。这些问题不仅影响 PCB 板外观,更会导致后续焊接缺陷(如虚焊、短路),降低产品可靠性。本文将系统梳理有铅 HASL 工艺中常见的 6 类问题,深入分析每类问题的产生原因,并给出针对性的解决办法,帮助企业提升有铅 HASL 工艺的稳定性与产品质量。

一、焊锡瘤:焊盘表面的 “多余凸起”

焊锡瘤是有铅 HASL 中最常见的问题之一,表现为焊盘边缘或线路上出现不规则的焊锡凸起(直径通常为 0.2-0.5mm),若不清除,易导致相邻线路短路。

(一)产生原因

  1. 热风参数不当:热风刀风速过低(低于 15m/s)或热风温度过低(低于 200℃),无法吹除焊盘表面多余的焊锡,多余焊锡冷却后形成焊锡瘤;热风刀角度偏差(与 PCB 板夹角小于 30°),热风无法有效作用于焊盘边缘,导致边缘焊锡堆积。

  1. 焊锡槽温度过高:焊锡槽温度超过 250℃,焊锡流动性过强(表面张力下降),PCB 板拉出时焊锡易在焊盘边缘堆积,形成焊锡瘤;同时,高温加速焊锡氧化,产生大量焊锡渣,焊锡渣附着在焊盘表面,也会形成类似焊锡瘤的凸起。

  1. PCB 板传输速度过慢:传输速度低于 1.5m/min,PCB 板在热风刀区域停留时间过长,焊锡层冷却过程中易出现局部堆积;传输速度不均匀(时快时慢),也会导致焊锡层厚度波动,形成焊锡瘤。

  1. 助焊剂用量过多:助焊剂涂覆过厚(超过 0.1mm),焊接时助焊剂与焊锡混合,增加焊锡粘度,多余焊锡难以被热风吹除,冷却后形成焊锡瘤。

(二)解决办法

  1. 优化热风参数:将热风刀风速提升至 18-20m/s,温度调整至 210-220℃,同时校准热风刀角度,确保与 PCB 板夹角为 35-40°;定期清理热风刀出风口的焊锡渣,避免堵塞导致风速下降。

  1. 控制焊锡槽温度:将焊锡槽温度稳定在 245±3℃,避免超过 250℃;每 2 小时清理一次焊锡槽表面的氧化渣,同时添加适量的焊锡抗氧化剂(如松香基抗氧化剂),减少焊锡氧化。

  1. 调整传输速度:将传输速度设定为 1.8±0.2m/min,确保速度均匀(通过设备变频器校准,速度波动不超过 ±5%);若仍出现焊锡瘤,可适当提升传输速度(不超过 2m/min),缩短 PCB 板在热风刀区域的停留时间。

  1. 减少助焊剂用量:采用喷雾式助焊剂涂覆(替代刷涂式),通过调整喷雾压力(0.2-0.3MPa)和喷雾时间(1-2 秒),将助焊剂厚度控制在 0.05-0.08mm;涂覆后检查助焊剂覆盖情况,确保焊盘表面均匀覆盖且无堆积。

二、漏焊:焊盘表面的 “无锡区域”

漏焊表现为 PCB 焊盘表面局部无焊锡覆盖,露出铜质基底,后续焊接时易出现虚焊或开路,是影响 PCB 板可焊性的严重问题。

(一)产生原因

  1. 前处理不彻底:PCB 板焊盘表面存在油污、氧化层或杂质,助焊剂无法有效去除这些污染物,导致焊锡无法浸润焊盘,形成漏焊;例如,除油时间不足(低于 3 分钟),油污残留;酸洗时间过短(低于 1 分钟),氧化层去除不彻底。

  1. 焊锡浸润不足:焊锡槽温度过低(低于 240℃),焊锡流动性差,无法充分浸润焊盘;PCB 板在焊锡槽中的浸润时间过短(低于 5 秒),焊锡未完全覆盖焊盘;焊锡槽中焊锡量不足(低于槽容积的 1/2),焊盘无法完全浸入焊锡,导致局部漏焊。

  1. 助焊剂活性不足:助焊剂存放时间过长(超过保质期),活性成分失效;助焊剂未充分搅拌(松香类助焊剂易分层),涂覆时活性成分分布不均,导致部分焊盘无活性助焊剂覆盖,焊锡无法浸润。

  1. PCB 板设计缺陷:焊盘面积过小(如直径小于 0.3mm 的贴片焊盘),焊锡难以附着;焊盘与线路连接部位过窄(小于 0.1mm),焊锡在拉力作用下被拉离焊盘,形成漏焊。

(二)解决办法

  1. 强化前处理流程:延长除油时间至 4-5 分钟,酸洗时间至 1.5-2 分钟;酸洗后增加 “水质检测” 步骤,确保水洗后的去离子水电阻率≥10MΩ・cm,避免杂质残留;前处理后通过 “水膜测试” 检查焊盘清洁度 —— 焊盘表面形成连续水膜且无破裂,即为清洁合格。

  1. 优化焊锡浸润参数:将焊锡槽温度提升至 245-250℃,确保焊锡充分熔化;根据焊盘大小调整浸润时间 —— 大焊盘(直径≥2mm)浸润时间延长至 8-10 秒,小焊盘(直径≤0.5mm)延长至 6-7 秒;定期检查焊锡槽液位,低于 1/2 时及时添加有铅焊锡条,确保焊盘完全浸入。

  1. 确保助焊剂活性:使用保质期内的助焊剂(通常为 6 个月),开封后需密封存储(防止活性成分挥发);涂覆前充分搅拌助焊剂(至少 5 分钟),确保成分均匀;每批次助焊剂使用前进行 “可焊性测试”—— 用标准 PCB 样板测试,焊锡浸润面积≥95% 即为合格。

  1. 优化 PCB 设计:建议焊盘面积不小于 0.1mm²(贴片焊盘),焊盘与线路连接部位宽度不小于 0.15mm;若客户设计无法修改,可在生产时适当降低 PCB 板拉出速度(至 1.2-1.5m/min),减少焊锡拉力,避免焊锡脱离焊盘。

三、焊锡层不均:厚度波动的 “质量隐患”

焊锡层不均表现为同一 PCB 板上不同焊盘的焊锡层厚度差异过大(超过 5μm),或同一焊盘表面厚度波动明显,会导致焊接时热量分布不均,影响焊点质量。

(一)产生原因

  1. 热风刀压力不均:上下热风刀压力差异超过 0.05MPa(如上部压力 0.4MPa,下部 0.3MPa),导致 PCB 板上下表面焊锡层厚度差异;热风刀局部堵塞(如出风口有焊锡渣),导致局部风速下降,对应区域焊锡层过厚。

  1. PCB 板传输倾斜:PCB 板传输轨道不平,导致 PCB 板倾斜(左右倾斜角度超过 5°),拉出焊锡槽时,倾斜一侧焊锡堆积,另一侧焊锡不足;传输链板松动,PCB 板在传输过程中上下晃动,影响热风整平效果。

  1. 焊锡槽内焊锡流动不均:焊锡槽内加热管分布不均,局部温度过低(如槽边缘温度比中心低 5℃以上),导致焊锡流动性差异;焊锡槽内搅拌装置故障(如搅拌电机转速下降),焊锡无法均匀流动,局部焊锡浓度差异大。

  1. 焊盘大小差异过大:同一 PCB 板上同时存在大焊盘(如直径 5mm 的散热焊盘)和小焊盘(如直径 0.3mm 的贴片焊盘),大焊盘吸附的焊锡量多,热风整平后厚度仍较厚;小焊盘吸附的焊锡量少,厚度较薄,导致厚度差异。

(二)解决办法

  1. 校准热风刀压力:使用压力计定期校准上下热风刀压力,确保压力差≤0.03MPa;每天清理热风刀出风口,用压缩空气(0.5MPa)吹除内部焊锡渣,确保出风口通畅。

  1. 调整传输轨道:定期检查传输轨道平整度,用水平仪校准轨道,确保左右倾斜角度≤2°;紧固传输链板螺丝,更换磨损的链板轴承,避免 PCB 板传输时晃动;在轨道两侧加装导向轮,确保 PCB 板沿直线传输。

  1. 优化焊锡槽加热与搅拌:重新布局焊锡槽加热管,确保槽内各区域温度差≤3℃;检查搅拌电机转速,确保转速稳定在设定值(通常为 30-50r/min),若转速下降,及时更换电机或调整变频器参数。

  1. 分区域调整工艺参数:对于大焊盘区域,可在热风刀对应位置适当提升风速(20-22m/s),吹除更多多余焊锡;对于小焊盘区域,适当降低风速(16-18m/s),避免焊锡层过薄;若差异仍过大,可建议客户优化 PCB 设计,减少同一板上焊盘大小差异。

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