在采用选择性波峰焊焊接混装板上的插件元件时,相邻引脚间频繁出现锡桥(连锡)?
对于工控板卡上密集的接插件或医疗设备板上的隔离信号端子,连锡会导致短路故障,如何有效杜绝?
解决方案:精细编程与精准喷涂,实现“指哪打哪”的洁净焊接
选择性焊接相比传统波峰焊的最大优势是局部加热、减少热应力,但同时也对焊接位置的精确性提出了极高要求。连锡通常源于焊锡在离开引脚时,被拉长并连接到相邻引脚上。优化喷口(焊锡喷嘴)运动轨迹和助焊剂喷涂是解决此问题的核心。
1. 连锡成因深度分析
喷口轨迹设计不当:这是主因。主要包括:
脱离速度不当:焊锡喷嘴在焊接完成后抬升过快,会像“拔丝”一样将熔锡拉起,易搭到旁边引脚上。抬升过慢,则可能使锡波挂到元件本体。
脱离角度不佳:理想的脱离是让引脚从锡波的“后缘”以一定角度(非垂直)平滑离开,利用锡液表面张力使其自然回缩。不当的角度会破坏这种平衡。
路径掠过相邻焊盘:喷嘴移动路径如果太靠近尚未焊接或已经焊好的相邻引脚,可能带起锡渣或引发不必要的锡液流动。
助焊剂喷涂不精准:
喷涂区域过大或位置偏移,导致助焊剂污染了相邻不应焊接的焊盘或孔壁。这些区域的助焊剂在预热时会降低表面张力,使熔锡更容易铺展过去,形成锡桥。
助焊剂活性不足或用量不够,导致焊盘润湿性差,焊锡流动性不佳,反而更容易在引脚间“粘连”。
2. 关键优化策略与实践
喷口轨迹的精细编程与仿真:
对每个焊点或焊点群进行独立编程。优化浸锡深度(通常为板厚的1/2到2/3)、浸锡时间(通常2-4秒)、抬升速度(由慢到快分段控制)和脱离角度。
利用设备软件的模拟功能,预先观察焊锡喷嘴和锡波与PCB组件的相对运动,避免碰撞和干涉。
对于双排或多排引脚,采用“Z”字形或自定义路径,确保焊锡能充分接触每个引脚,且离开路径合理。
助焊剂的精准定量喷涂:
使用微点喷涂或针管点涂技术,将助焊剂精确地、仅施加在需要焊接的焊盘和孔口。
精确控制喷涂量和喷涂直径,确保充分活化又无多余扩散。可考虑使用免清洗型助焊剂以减少残留。
定期校准和维护喷涂阀,保证其重复精度。
焊接参数的协同优化:配合优化的轨迹,设置合适的锡缸温度(通常比传统波峰焊略高,如280-300℃)和氮气保护(如果设备支持),以获得更好的润湿性和更光亮、圆润的焊点。
3. 高密度混装板的挑战
现代工控通信板和医疗仪器主板常是SMT与THT的高密度混装,选择性焊接是必选工艺。板上的DB9、RJ45、排针等连接器引脚间距小(如2.54mm甚至1.27mm),对防连锡要求极高。任何编程瑕疵都可能导致批量性短路,损失惨重。
4. 工艺工程与自动化编程的深度结合
成功的选择性焊接依赖于将焊接原理转化为精确的机器指令。深圳捷创电子的组装产线配备了先进的多轴选择性焊接机,其工艺团队不仅精通焊接理论,更擅长利用设备的3D编程软件。对于每一款新产品,工程师会仔细分析PCB的3D模型,为每一个插件元件设计并验证最佳的焊接路径和参数,形成“焊接程序库”。这种将工艺知识数字化、参数化的能力,结合其严格的首件确认流程,确保了即使是引脚最密集的连接器,也能实现接近100%的一次焊接良率,为客户的复杂组装板提供了可靠保障。