個人研究: 精密手工線材焊接-改善工藝建議

以下是我個人2015/05年發表的資料，由於研發部已被廢除，我也被當成廢人，現在完全被當成打雜的。

所以開始公布我個人私自研究的資料。

(PS：當時我負責的工作是電子測試，不負責cable端的任何工作，這是我個人的自行研究，用我自己的電腦，沒有借助公司任何設備。當時對於公司疑問解答以及尋求幫忙，完全出自我個人內心的好心，本人既沒有要求升職或相關獎金，也沒有獲得公司提供的相關代價的升職或獎金。)

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由於近期科技進步，銅線線材都已經進入10Gbps的時代了，而且線材接點跟線材直接都大幅精密化造成焊接失敗、斷線等問題常常發生，原因大都是糾結在焊接工藝，例如冷焊、空焊，以及加熱過久所造成的錫渣氧化跟掉pad、焊點強度大幅降低等不良。所以針對此項，有三項建議引進設備：

手持式顯微鏡焊接電烙鐵

其可進行微細焊接，適合細線焊接。

敬請參考『白光顯微鏡級焊接烙鐵頭FM-2032』

氮氣焊接系統

氮氣焊接有以下好處，可以大幅改善現有無鉛焊錫之焊接工藝因為氧化錫渣，所造成的焊接空洞跟冷焊、錫渣造成的微短路、焊點強度大幅降低等焊接不良。其實本公司早就必須引進此無鉛焊接的改良設備。不管是手工焊接還是Hot Bar、波焊、迴焊，只要是無鉛焊錫，都需要添購氮氣設備，以便改善焊錫的不良產生。

• 預熱效果:
  氮氣通過手柄的發熱元件噴出，逹致預熱的效果。多層線路板和高密度線路板這類比較熱敏感元件也能順利焊接，無需要大幅度提升烙鐵頭的溫度來滿足無鉛焊接的高溫度需求。
• 改善焊錫的潤濕性和擴大性:
  使用氮氣焊接能改善無鉛焊錫 高溫焊錫及一般焊錫在焊接時的潤濕性和擴大性,提升焊接效果。
• 減少氧化:
  使用氮氣焊接能減少焊錫(包括無鉛焊錫 高溫焊錫及一般焊錫)及焊嘴在焊接時出現的氧化現象。

敬請參考附件 『白光fx-8302氮氣焊接設備』 ，以及無氮氣和有氮氣之焊接效果差異示範影片

雷射焊接跟雷射剝線設備跟生產技術引進

雷射焊接可進行精密焊接，而且焊接接點強度與傳統焊接相比可以說是非常強壯！

敬請參『恆溫激光焊錫系統』和『激光高速精密微錫焊系統』

 

PCB的防剝離之改善設計

建議可做以下設計，強化抗因焊接不良所造成的剝離跟線路open。

a.    防焊油墨設計變更

利用防焊油墨壓住Pad避免剝離

b.    放寬Pad到線路的通道面積

將Pad到線路的銅箔面積增大少許，將焊接的熱應力可以快速的導熱至線路，不會因為導熱通道突然變小，造成焊接加熱溫度集中於Pad與線路接觸點，快速變化的熱脹冷縮以及熱膨脹係數不同，熱應力就造成Pad跟線路斷裂。

建議放寬的設計如下紅色邊框，但須考量特性組抗，所以只能微變更。

快速加熱，又加上兩者熱膨脹係數差異過大，熱應力會將線路剝離斷裂。其就已經是微open不良。

之後，又再因烙鐵頭持續過度加熱於小小面積的Pad上(因為導熱線路斷掉了，熱只能集中於Pad)，最後就整個Pad跟線材一起剝離了。此不良又常在出貨後或在搖擺拉扯線材後，才發現open。