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《Youtube》这种波焊短路该如何处理？只能这样了吗？
我们今天来讨论一个现在已经比较少人会用到的波焊制程的短路问题。早期的电路板组装产线，波焊制程可是主力啊，当时的电子零件也都是通孔零件，而SMT制程则是后来才发展起来的。如果单纯的以PCBA焊接品质制程控制来说，波焊可比SMT难控制得多了，这也是为何当初华硕在早期代工电脑主机板及显示卡时，要请来高学歷的博士坐镇，然后用实验计画手法，来管理并优化波焊的制程了。
背景说明：
废话不多说，我们就先来针对今天的主题做个背景说明好了。这也是一位苦主在SMT论坛上贴出的求助的帖子，苦主贴出了一张波焊后PCBA的焊接照片，照片上显示板子有使用波焊过炉载具，载具上在几个需要焊接的位置开孔露出通孔零件的焊脚，从焊脚的排列上观察，大部分需要波焊的零件应该都是排PIN的连接器，而检查焊锡的结果，发现至少有三处明显的短路缺点，有一处是四支焊脚短路，另外两处则是两支焊脚短路，以及焊脚与旁边焊点短路。
苦主问说：「这种波焊短路难道就只能这样接受了吗？有没有什么好的方法可以调整呢？」
188金宝搏苹果下载 真的看多这种只丢一句话或一张图就希望别人可以帮忙提供解方(求带飞)的提问者了。就算是柯南或福尔摩斯来了，也得自己先找线索，否则巧妇也难为无米之炊，然后还会问问你板子的过炉方向为何？波焊开几个波？更甚者，可能还会问你有没有量测波焊的锡池温度及板子的温度曲线？锡池内的金属成分有没有分析？含铜量是否超标？通孔零件有没有剪脚？焊脚是否有氧化？你自己又做过何种原因分析？因为会造成这类波焊短路的原因实在是太多了。
在这边，188金宝搏苹果下载 要先插播一下，如果你还不是很了解什么是波焊(Wave Soldering)，建议你先到188金宝搏苹果下载 的部落格，看一下这几篇文章，否则后面可能会跟鸭子听雷一样：
我们回来看看网友们是如何给予苦主意见的吧！
第1位网友问苦主：你的进板方向是怎样的？
苦主回覆说，进板方向没得改了，治具做的是转180度的，反个方向还会是出现一样的结果，治具也不是我们自己做的。
188金宝搏苹果下载 怎么觉得苦主这话听起来有点酸熘熘地，不过，苦主说”治具做的是转180度的”，这话听起来怪怪的，苦主想说的应该是”治具设计的过炉方向与零件排列不一致”吧，也就是”治具的过炉方向与零件排列转了90度”。
我个人猜想，这过炉治具应该是客户从别的代工厂给转过来的，所以~没得改。不是，这治具如果无法改，那不就可以跟客户多要些重工修復的工钱咩，代工厂一般都是算工时计价的，羊毛当然出在羊身上，如果不幸是以BOM cost来计价，那短期就想办法改善，从别得地方省钱，长期把它当案例拿出来与客户做DFx反馈讨论，并让客户知道，这样的设计不仅会增加工时，还会影响焊接的品质，看客户是要增加代工费用或是花一次性的NRE(Non-Recurring Engineering，一次性工程费用)改治具或重作治具的费用。当然，这需要一些商业谈判的技巧，不在我们今天的讨论范围。
后面，陆续也有其他的网友都建议，这过炉治具建议要转90度，让进板的方向可以更有利于双排针的拖锡，降低短路的不良。
说到了这里，188金宝搏苹果下载 想考考大家，从苦主提供的照片，大家可以判断出来这板子进入波焊炉的方向是怎样子的吗？
好了，现在188金宝搏苹果下载 来说说自己认为可能的进板方向吧！波焊的进板方向非常重要，因为波焊的板子就类似舢舨，会从锡面上滑过，在引脚焊点脱离锡池的锡面时，会有个锡液反弹的动作，这就类似你拉扯一块乳酪，会发生拉丝，而拉丝断开的瞬间，会发生反弹，是一样的道理，视锡液反弹的力道，锡液反弹后可能会与前一焊点连接在一起，并形成短路。
如果是排针的焊点，也就是多个焊点连成一条直线的焊点，板子在锡池的前进方向如果是与排针方向平行，也就是顺着直线焊点前进，那锡液的反弹几乎都会被后面一个焊点给吸收掉，直到最后一个焊点，锡液才会反弹与倒数第2个焊点短路，这也是为何波焊的短路总出现在前进方向的最后两根引脚的位置。
如果板子在锡池的前进方向与排针垂直，那后果就是会发生严重的短路，因为这时的排针就会类似河道上的拦污栅(trash rack)，只要锡液表面稍有杂质，就会横梗在两根引脚之间并形成短路。很不幸的，由于锡池的温度永远处于高温状态，而且也一直与空气接触，也就是说锡液上会一直有IMC形成及氧化物出现，并漂浮在锡液的表面上。这些东西对锡液来说都是容易造成短路的杂质。
现在，我们回来看看这苦主的照片，大家应该可以发现这个双排针的连接器在中间的位置有四根引脚短路在了一起，而连接器最末尾的地方也有两根引脚发生左右短路的现象。所以，我们可以由此推论板子在波焊炉内的行进方向应该是照片的左右方向，至于是右进还是左进，我们可以再来观察刚刚连接器最后两根引脚短路的状况，可以发现左边焊点上的锡比右边的要来的饱满很多，所以左侧的焊点应该是锡液反弹的起点，而右侧焊点则是被短路的倒数第2个焊点。
另外，也可以观察一下治具开孔的设计，原则上开孔最先接触锡液的那一端斜面会做得比较平缓，一般我们会要求其与垂直面的夹角最好要大于45度，这是为了避免阴影效应(shadow effect)产生，造成空焊的问题，而较晚脱离锡池那端的斜面最好也要大于45度角，让锡液可以平缓的流动，如果达不到，则可以适当缩小斜面的角度，因为出锡端比较不会形成阴影效应。
所以，整体判断下来，板子应该是从照片的右边开始进入波焊炉。
知道了进板的方向后，我们就可以稍微来看一下其问题点，大家应该会惊讶地发现，怎么板子上大多属排针连接器的方向，都与板子行进的方向垂直，这不是妥妥地给自己挖坑吗？还是说这是前一家代工厂的阳谋，就是要你生产发生短路。
我们如果仔细检视这片过炉治具的设计，会发现问题还蛮多的，这个我们等后面看过其他网友及苦主的回覆后再来加以说明好了。
另外有一位网友则提出来，可以加钛合金隔片来防止短路。
苦主则回覆说，加了钛合金也没有效果，苦主说他有用过，没什么效果，现在只能维修处理了，或许间距改大一点就可以改善。
188金宝搏苹果下载 其实不太明白，为何说加了钛合金也没有效果，所谓加钛合金，其实是在治具上增加钛合金隔离片，并安置在相邻焊垫之间，以隔开可能横跨焊垫间的焊锡短路，因为钛合金本身不会沾锡，所以可以有效隔离焊锡，但是钛合金加工不便宜，隔离片最好也得有一定的高度，才能有效隔离焊锡，使用得当，效果其实是不错。就是不知道苦主是如何验证钛合金隔离片无效的。
除开钛合金外，当然也有其他的网友提出可以在治具上加装拖锡片。
所谓的拖锡片，其实也叫做偷锡片，小偷的偷，因为偷锡片的英文叫做”solder thief tool”，我们前面说过排针引脚会在最后出锡的引脚反弹焊锡并与倒数第2根引脚短路，那我们就在最后一根引脚的后面再多设计一个类似引脚的dummy焊垫，来吸收最后的反弹锡液，不就可以避开短路，当然这多出来的焊垫必须是没有讯号的，或是与最后一个焊垫相连的讯号，因为我们就是要让最后一根引脚与这多出来焊垫短路。一般我们将这个多出来的dummy焊垫直接设计在PCB上，称之为偷锡焊垫或拖锡焊垫(solder thief pad)。
那如果无法将偷锡焊垫设计在PCB上，也可以在过炉波焊治具上加装偷锡片，以达到相同的效果，但是制作偷锡片必须符合下列的几个要求：
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偷锡片的材质必须要可以吃锡。可以使用电镀处理让原本无法吃锡的材质变得可以吃锡。
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材质必须考虑可以多次重复使用。因要载具本身就是要可以重复多次使用才能省钱，所以偷锡片也得符合多次重复使用的要求。可以考虑使用钢材，然后先镀镍再镀锡，主要考虑是必须使其可以重复吃锡，铜片太软了，多次重复使用后会变形，而且无铅波焊会咬铜。
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厚度也要注意。太薄容易变形，太厚会阻挡焊锡流动，0.5～1.0mm左右的厚度应该差不多。
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必须要可以固定于过波焊炉的载具上，不可移动。
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要考虑更换问题。偷锡片使用久了，难免会有撞伤损耗的情形，一般建议使用螺丝来固定，可以方便更换，螺丝当然得选择不吃锡材质。
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偷锡片不可以有锐角及锋利处。因为偷锡片会接触到PCB，锐角及锋利处则有机会划伤PC板。
目前业界有很多人使用「马口铁」来当作偷锡焊片，效果还不错。其实，网路上也有许多网友都会分享他们的偷锡焊垫设计与例子，只能说花样五花八门，就连QFP这类四边都有脚的IC，也都有人大胆的设计走波焊加偷锡焊垫。
可惜苦主并没有对这个建议有任何的反应与回覆。
其他还有网友提议：
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可以在PCB的排针焊垫周围加防焊漆。
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排针焊点周围被载具遮罩的零件可否改为红胶制程。
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波焊载具是否可以再打薄，并增加拖锡片。
而苦主则只回应了一句话：「也就是说调整波焊参数让它不连锡是很难行得通，是吗？」
呵！苦主这也不能改，那也不能动，这PCB与治具的设计其实就是先天不足后天失调了，只好勤劳补拙，也就是波焊后靠烙铁来补救了。
其实，这位网友提供的意见也蛮有建设性的，不过可能有些人看不懂，188金宝搏苹果下载 就稍微来解释一下。
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在PCB的排针焊垫周围加防焊漆。 这说的是可以用防焊漆把排针焊垫上的annual ring覆盖掉一些，来缩小焊垫吃锡的面积，这样就可以增加排针的焊垫到焊垫边缘间的距离，也就是增加阻锡区，增加焊锡横跨在两个焊垫间的难度。这种方法，其实只能针对发生在焊垫上的短路，如果短路是发生在突出PCB表面的引脚上，就没有用了。而且，这种改善必须透过PCB板厂来执行，也就是要做PCB的设计小变更。
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排针焊点周围被载具遮罩的零件可否改为红胶制程。这位网友应该是看到苦主治具的开孔有许多不太合理的地方，有好几个焊点几乎都贴在了开孔的边缘，比如说这几个地方，这样其实非常不利焊接品质的管控，容易造成空焊，因为开孔的边缘容易出现扰流及阴影效应，如果可以将那些被治具遮罩的零件改为红胶制程，就可以移除掉这些遮罩的区域，让锡液更顺畅流动。 不过，苦主的问题是短路，而不是空焊。而且红胶制程也不是那么容易控制的，可别到时候改了之后，反而得不偿失。所以，我个人对这个建议是持保留态度的。188金宝搏苹果下载 反而看到有另一位网友的提议比较有创意，而且可能有效，这位网友提议可以将红胶点在容易发生短路的两个焊垫之间，这样可以起到隔离的效果，降低短路。
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波焊载具是否可以再打薄，并增加拖锡片。188金宝搏苹果下载 个人是同意这个建议的，但检视苦主的过炉治具，应该没有多大的空间可以打薄了。至于增加拖锡片，前面已经有做过说明，这里就不再赘述。
另外，也有网友提问，每片板子都是这个位置短路吗？
苦主回覆说，每片板子都有这样的短路。
由于，苦主并未提供空板的照片，否则我们也可以检视苦主板子的layout，是否有什么DFM上的缺陷，然后加以改善。因为苦主说，每片板子都有短路，如果短路都是在固定位置，就可以针对短路的焊垫做些改善动作，比如可以缩小该处焊垫的防焊开窗或是在治具上增加阻锡装置。
最后，来说说188金宝搏苹果下载 自己对这个案例的一些看法：
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确认波焊炉是否有开”波1″，也就是扰流波。一般波焊炉都会设计有两个锡波，第一波为”扰流波”，也简称为”波1″，它的目的是为了消除阴影效应，第二波为”平流波”，简称为”波2″。 苦主的波焊如果有开波1，建议关闭波1，仅留波2开启。原因是波1的最大功效在产生锡液的扰动，解决空焊，但是从不良照片看来，并没有发现有空焊问题的发生，而仅有短路。之所以建议要关闭波1，目的是为了让助焊剂可以在波2起到真正润湿助焊的效果，如果加开波1，那在波焊前喷涂的大部分助焊剂，就会在经过波1时就被消耗掉，而无法在波2时再起到助焊的效果。当然，关闭波1之后，也要观察是否会有空焊问题出现。 如果苦主的不良照片仅开波2，那建议要检查助焊剂的喷涂是否均匀。
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建议可以剪掉波焊载具中间一些没有用到的遮罩肋条，扩大开孔的面积，这样可以让融熔的锡液在PCB的表面更顺畅的流动，也可以避免开孔过小产生扰流及阴影效应等不确定因素。
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要定期检查波焊锡池内的含铜量，锡液中含铜量越高，锡液的流动性就会越差，也就越容易引起短路。而锡池中的含铜量，则会随着焊接的次数增加，从PCB及零件引脚上不断融入到锡池中而渐渐升高。所以，一定要定期检查锡池的含铜量。
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可以在过炉治具上新增拖锡片，尤其是在经常出现短路的焊点后方。拖锡片要设计在与过炉方向平行的排针尾端之后，这样才能吸收融熔焊锡与最后一个焊点断开时回弹力所造成的短路。这个拖锡片安装需要多尝试几次，选定一个与焊垫最适合的距离。
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建议要安排做实验计画，来抓出最佳的波焊参数。
好了，以上就是我们这次的内容。
188金宝搏苹果下载 还是得提醒大家注意，这里所回答的问题不一定就是正确的解答，因为苦主所提供的资讯可能只是冰山的一角，而我们所看到问题也可能只是整个问题中的一小块，很容易瞎子摸象，而且188金宝搏苹果下载 个人的见解也不一定就是最正确的，只是提供个人见解给大家参考，建议大家要多加确认。当然，如果你有自己的看法，也非常欢迎你提出来讨论。
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