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波峰焊焊接PCB板臟問(wèn)題的分析和解決方法
來(lái)源:PCB線路板 發(fā)布時(shí)間:2016-02-15
     在整機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中,不間斷地發(fā)現(xiàn)無(wú)法開(kāi)機(jī)現(xiàn)象,經(jīng)維修后,故障原因具有一定的共性,基本上都是電源板底面焊點(diǎn)之間粘有臟物,導(dǎo)致電路漏電造成故障。經(jīng)初步分析為部件板在過(guò)波峰焊時(shí),錫爐錫渣粘到印制板上造成,但是因?yàn)閱?wèn)題的出現(xiàn)沒(méi)有規(guī)律性,有時(shí)候一個(gè)月出現(xiàn)3例~5例;有時(shí)候半年都沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題;而且在發(fā)現(xiàn)部件板底面臟的時(shí)候,部件板基本都已經(jīng)全部過(guò)完波峰焊,無(wú)法再重現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程。因?yàn)榘l(fā)生問(wèn)題的不確定性和偶然性,對(duì)分析該問(wèn)題產(chǎn)生的原因造成很大的困擾,只好先采取部件板過(guò)完波峰焊后,臨時(shí)增加洗板工藝(公司采用的是免清洗助焊劑,正常生產(chǎn)部件板無(wú)需洗板),以避免質(zhì)量隱患。
     1、部件板臟的危害以及解決方法
     部件板底面粘有異物,在產(chǎn)品使用過(guò)程中,因?yàn)榄h(huán)境因素的影響,焊點(diǎn)之間將通過(guò)“異物”形成漏電。輕微漏電可能導(dǎo)致產(chǎn)品無(wú)法正常工作;嚴(yán)重漏電將因?yàn)楹更c(diǎn)之間打火,造成設(shè)備損壞甚至火災(zāi)等重大事故。另一方面,因產(chǎn)品流水線作業(yè)速度快,板“臟”問(wèn)題又呈現(xiàn)偶然性,生產(chǎn)過(guò)程無(wú)法完全把控,若無(wú)法找出造成部件板臟的原因,質(zhì)量隱患就無(wú)法消除。
     經(jīng)過(guò)一年多的跟蹤和分析,最終確認(rèn)導(dǎo)致部件板臟的“真正元兇”,主要是設(shè)備某些方面的故障或者設(shè)計(jì)缺陷造成,下面將一一進(jìn)行詳細(xì)描述,供各從業(yè)人員遇到類似問(wèn)題時(shí)參考。
     2 部件板臟原因跟蹤和分析
     2.1 波峰嘴擾流波和平波間距偏小剛開(kāi)始導(dǎo)入無(wú)鉛工藝時(shí),為了保證焊點(diǎn)可靠性,過(guò)度追求兩波峰焊接之間的時(shí)間差,都盡可能地縮小兩個(gè)波峰嘴之間的距離,但是,卻因此帶出了一個(gè)問(wèn)題。因?yàn)閮刹ǚ遄扉g距小,焊接時(shí)流下來(lái)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。
    波峰焊錫渣受流下的 雙波對(duì)沖后 “逆流”而上為了解決這個(gè)問(wèn)題,除了波峰焊錫爐全面升級(jí)更換外,簡(jiǎn)單的方法就是改造波峰嘴,經(jīng)過(guò)和設(shè)備廠商討論后,在不影響焊接質(zhì)量的前提下,將擾流波峰嘴和平波嘴的間距增加10 mm,徹底解決了該問(wèn)題。
     2.2 錫爐馬達(dá)緊固不牢
     在一次錫爐保養(yǎng)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)錫爐馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),連接馬達(dá)和錫波發(fā)生器的聯(lián)軸器存在抖動(dòng)不穩(wěn)的現(xiàn)象,拆下聯(lián)軸器后,發(fā)現(xiàn)是插銷和固定的螺絲松動(dòng)打滑,導(dǎo)致下端聯(lián)軸器上下浮動(dòng)。進(jìn)一步分析,因?yàn)殄a爐馬達(dá)聯(lián)軸插銷較短,固定時(shí)因操作問(wèn)題容易出現(xiàn)打滑松動(dòng),下端聯(lián)軸器上下浮動(dòng)后,很容易就造成錫渣由錫液表面被吸入到波源發(fā)生器內(nèi),并同錫液一起輸送到部件板焊接面,造成板臟問(wèn)題。解決對(duì)策:制作較長(zhǎng)的插銷,更換了所有波峰焊錫爐,避免操作問(wèn)題帶來(lái)的質(zhì)量隱患。
 
     2.3 錫爐內(nèi)膽變形波峰焊錫爐分內(nèi)外膽,外膽主要起到裝錫和導(dǎo)熱的作用,內(nèi)膽主要起固定波峰嘴和導(dǎo)流作用,在跟蹤部件板臟的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)錫爐內(nèi)膽變形對(duì)造成板臟有很大的影響。
     (1)在一次生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)板臟問(wèn)題時(shí),在分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn),錫爐平波波峰嘴有松動(dòng)的跡象,造成錫液偶有晃動(dòng),在晃動(dòng)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(rèn),因?yàn)楣潭úǚ遄斓膬?nèi)膽底部開(kāi)裂,使內(nèi)膽寬度變大,波峰嘴固定螺母滑動(dòng)。拆下內(nèi)膽焊接后解決問(wèn)題。
     (2)因較多錫液沖刷錫渣引起錫渣上濺造成板臟,對(duì)各波峰焊設(shè)備錫爐進(jìn)行全面檢修,發(fā)現(xiàn)有部分內(nèi)膽存在變形現(xiàn)象,使從平波流出的錫液很容易就沖刷到錫渣上,對(duì)錫爐內(nèi)膽進(jìn)行更換和改造后,徹底解決該故障造成的板臟問(wèn)題。
     2.4 波峰焊錫爐長(zhǎng)期累積的錫渣沉淀浮起在使用錫鉛焊料工藝年代,波峰焊錫爐因長(zhǎng)期生產(chǎn)后累積大量的銅離子,影響焊接質(zhì)量,因此,需要間隔一段時(shí)間進(jìn)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(dāng)時(shí)使用錫鉛焊料時(shí)是很普遍的。但是,因應(yīng)對(duì)歐盟RoHS指令,各電子廠開(kāi)始逐步導(dǎo)入無(wú)鉛焊料,由于焊料成本大幅上漲,這種‘清爐’做法并沒(méi)有延續(xù)下來(lái),更多的做法是往錫爐添加純錫(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(jié)省了焊料成本,但是,因?yàn)殚L(zhǎng)期的生產(chǎn)累積,錫爐壁特別是錫爐底部將會(huì)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(kāi)爐壁后浮出錫液表面,部分將可能順著錫波發(fā)生器的錫流,從波峰嘴浮出,這時(shí),如果正好有部件板在焊接,這些“臟”東西將很容易就粘到部件板底面,造成板臟問(wèn)題。
     2.5 其他因素
     (1)曾有一次連續(xù)性地出現(xiàn)多塊板臟問(wèn)題,分析這些問(wèn)題部件板上的條碼號(hào)(每塊部件板都有一個(gè)唯一的條碼,這些條碼主要用來(lái)監(jiān)控和追溯制程上的一些質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn),利用該條碼可以統(tǒng)計(jì)每小時(shí)過(guò)波峰焊的部件板數(shù),因此,每塊板過(guò)波峰焊的時(shí)間都可以在系統(tǒng)里查到)。發(fā)現(xiàn)這些板呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,即板臟的位置基本出現(xiàn)在板的邊沿,并且每隔約5.5 min出現(xiàn)一塊板臟,分析確認(rèn)應(yīng)該是波峰焊操作人員在撈取錫渣時(shí),勺子不小心碰到鏈爪,從而使錫渣粘到鏈爪,導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)錫渣轉(zhuǎn)移到部件板上。根據(jù)這一問(wèn)題,特制訂了相關(guān)改善措施:清理錫渣時(shí)需要將鏈爪停止運(yùn)行,因特殊原因需要在鏈爪運(yùn)行時(shí)清理錫渣的,在操作上需要特別小心,同時(shí)要求后續(xù)工位密切關(guān)注部件板邊沿部分,如果后道工位有發(fā)現(xiàn)板臟時(shí),需即刻停機(jī)排查導(dǎo)軌狀態(tài)。
     (2)另一種情況是板臟相對(duì)集中在PCB的中部,板臟的面積小,一般呈點(diǎn)狀,而且數(shù)量相對(duì)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(jīng)提到的凸波和平波波峰嘴間距已經(jīng)更改的較大,因此非設(shè)備因素造成。經(jīng)排查波峰焊錫爐后發(fā)現(xiàn),兩波之間的錫渣流動(dòng)不暢,有堆積現(xiàn)象,停機(jī)做詳細(xì)檢查后,原來(lái)在兩波錫渣流動(dòng)的出口端,被一團(tuán)黏黏的異物擋住,造成錫渣流動(dòng)不暢,清理后正常生產(chǎn),跟蹤沒(méi)再發(fā)生板臟問(wèn)題。事后分析黏黏的異物,可能是生產(chǎn)電源板時(shí)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(jù)這一意外事件,特制訂相關(guān)改善措施:生產(chǎn)有夾持檔錫條的部件板時(shí),波峰焊爐后檢板工位發(fā)現(xiàn)部件板沒(méi)有檔錫條時(shí),需即刻反饋波峰焊操作人員確認(rèn)是否落在錫爐內(nèi);在手插檔錫條工位,如發(fā)現(xiàn)有損壞的檔錫條,不能使用。
     3 結(jié)論
     造成部件板臟問(wèn)題,除波峰焊操作工操作不當(dāng)造成問(wèn)題外,波峰焊設(shè)備本身設(shè)計(jì)缺陷以及維護(hù)保養(yǎng)方面也應(yīng)該引起關(guān)注,有時(shí)候部件板臟問(wèn)題可能是多方面原因造成的,僅做部分方面的改善是無(wú)法完全杜絕的。
     (1)在平常的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中,要保證錫爐、波峰嘴、馬達(dá)和輸送導(dǎo)軌固定牢固,平穩(wěn),不抖動(dòng),避免錫爐上的錫渣因?yàn)榛蝿?dòng)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之間的距離要合適,距離太遠(yuǎn),板上焊錫溫度在兩波之間降到焊錫熔點(diǎn)以下,將出現(xiàn)凝固現(xiàn)象,影響焊接質(zhì)量,兩波之間距離太近,則容易因互相沖刷影響,使兩波之間的錫渣逆流到波峰上面,粘到板面;
     (3)錫爐長(zhǎng)時(shí)間使用后,會(huì)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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