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波峰焊工藝解析

發(fā)布時間:2020-09-28 瀏覽:次 責(zé)任編輯:晉力達(dá)

    波峰焊設(shè)備是將熔化的軟釬焊料(鉛錫或無鉛合金),經(jīng)電動泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰,亦可通過向焊料池注入氮?dú)鈦硇纬?,使預(yù)先裝有元器件的印制板通過焊料波峰,實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊接。

  

    根據(jù)機(jī)器所使用不同幾何形狀的波峰,波峰焊系統(tǒng)可分許多種。我們這里只討論常規(guī)的波峰焊,不討論噴流焊,或選擇性波峰焊。

  

    波峰焊機(jī)是一臺為生產(chǎn)服務(wù)的設(shè)備。我們只看波峰焊設(shè)備生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是不是合格的產(chǎn)品。影響波峰設(shè)備焊接品質(zhì)主要有以下工作區(qū)的幾個方面。



 

運(yùn)輸


    運(yùn)輸也就是我們常說的鏈條的速度,一般的機(jī)器支持最高2M/MIN。PCB最大支持寬度350MM。當(dāng)然也有速度更快的,支持寬度更寬的,這里不做討論。決定運(yùn)輸速度的是PCB板的吃錫時間。

  

    常見的PCB表面處理工藝有: 熱風(fēng)整平,有機(jī)涂覆(OSP),化學(xué)鍍鎳/浸金,浸銀,浸錫等。焊接區(qū)溫度因不同的合金成分(主要有錫,鉛,銅,銀等),分為有鉛和無鉛。溫度范圍在 230度到280度之間。但無論是哪一種工藝,PCB的材質(zhì)和工藝阻焊鍍層的材質(zhì),和零件材質(zhì)決定很少有PCB的吃錫時間可以達(dá)到10S以上的。

  

    因焊接合金溫度的不同,板材材質(zhì)厚度的不同,PCB表面處理工藝的不同。研究表明,保證焊接品質(zhì)的情況下,PCB的吃錫時間在3~5s為最佳。同時影響運(yùn)輸?shù)囊灿绣a波的寬度,是單波還是雙波。我們可以用高溫玻璃測試出錫波的寬度,找到一個合理的適合自己產(chǎn)品的吃錫時間計(jì)算出合理的運(yùn)輸速度。運(yùn)輸?shù)闹饕浼殒湕l和爪片。爪片的材質(zhì)分為,鈦合金,塑料,高溫樹脂。種類分為單鉤爪,雙鉤爪,V型爪,L型爪,壓片爪,鴨嘴爪,彈簧爪,重型爪。

  

    其中鈦合金最為常用,鈦?zhàn)哂心透邷?,耐腐蝕,不沾錫等特點(diǎn)。鏈條和爪片磨損,臟污時要及時清潔更換或維修。設(shè)置過板寬度,我堅(jiān)持的原則是,板子可以在軌道中滑動,但是也要有一定的阻力。爪片變形,軌道喇叭口葫蘆口是掉板卡板等報(bào)廢的主要原因。要引起重視。發(fā)現(xiàn)不良時要第一時間維修。

 

助焊劑涂覆

  

    助焊劑的涂覆常見的分為,發(fā)泡式和噴霧式。(這里我們只討論免清洗助焊劑)助焊劑在焊接中主要起到能幫助和促進(jìn)焊接過程,同時具有保護(hù)作用、阻止氧化反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。主要有“輔助熱傳導(dǎo)”、“去除氧化物”、“降低被焊接材質(zhì)表面張力”、“去除被焊接材質(zhì)表面油污、增大焊接面積”、“防止再氧化”等幾個方面, 在這幾個方面中比較關(guān)鍵的作用有兩個:“去除氧化物”與“降低被焊接材質(zhì)表面張力”。

 

    助焊劑的種類繁多,一般可分為無機(jī)系列、有機(jī)系列和樹脂系列,助焊劑為焊接中必不可少的,但其涂覆的多少很是影響焊接效果,因預(yù)熱區(qū)加熱方式,溫度,長 度,時間的不同和助焊劑成分的不同。我的判斷方法是助焊劑涂覆均勻,不溢正面,不污染載具,爪片,不滴落,過完預(yù)熱區(qū),PCB焊接面達(dá)到90度到120 度,過錫波有輕微的焊煙。出來的產(chǎn)品,無腐蝕,無污染,無侵入元件接觸部會引起接合不良,殘留物符合環(huán)境品質(zhì)要求。

  

    助焊劑的選擇非常影響焊接品質(zhì)。大部分公司做的產(chǎn)品不是單一的,PCB厚度不同,加工工藝不同,儲存時間不同,零件有那么多種類,產(chǎn)品要求不同,技術(shù)人員的調(diào)試,這都是有很大的變量。這就要求我們在選擇助焊劑的時候足夠謹(jǐn)慎,要求無刺激性氣味,對環(huán)境無污染符合綠色環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),不易揮發(fā),不易燃,對大部分塑料無腐蝕,阻抗合格,過爐后低殘留,畢竟助焊劑殘留是影響電氣絕緣性比較大的原因。

  

預(yù)熱區(qū)

  

    目前波峰焊機(jī)基本上采用熱輻射方式進(jìn)行預(yù)熱,最常用的波峰焊預(yù)熱方法有強(qiáng)制熱風(fēng)對流、電熱板對流、電熱棒加熱及紅外加熱等。強(qiáng)制熱風(fēng)對流通常被認(rèn)為是大多數(shù)工藝?yán)锊ǚ搴笝C(jī)最有效的熱量傳遞方法。

  

    預(yù)熱區(qū)的主要作用為提高助焊劑的活性,防止線路板,以及電子零件焊接時受到熱沖擊,造成的危害,還能讓助焊劑充分浸潤金屬表面,去除金屬表面的氧化層,從而達(dá)到最好的焊接效果。因預(yù)熱區(qū)長度的不同,一般為1.2米到2.4米之間。一般為焊接面預(yù)熱,也有雙面預(yù)熱。

  

    PCB的材質(zhì)和厚度,零件的升溫情況不同,大部分公司要求,預(yù)熱區(qū)產(chǎn)品各部位的升溫斜率為2.5度每秒到4度每秒。出預(yù)熱區(qū)各部的溫度達(dá)到90度到 120度之間。這就要求我們在設(shè)置預(yù)熱區(qū)各段的溫度時考慮預(yù)熱區(qū)加熱情況,運(yùn)輸速度,助焊劑涂覆,PCB板材升溫情況,有無波峰載具,零件密度等綜合原因 來考慮,一般建議是用測溫儀實(shí)際測量。各溫區(qū)的設(shè)置最好不要跨度超過太多,保證溫度的穩(wěn)步上升,沒有條件的有一個很簡單的辦法用手觸摸出預(yù)熱區(qū)的板,感覺 非常燙非常燙就差不多啦,畢竟要達(dá)到90度到120度,這個溫度人手會感覺非常痛啦。

 

 

 

焊接區(qū)

  

    焊接區(qū)是整個波峰焊機(jī)的靈魂,所有的運(yùn)輸,助焊劑涂覆,預(yù)熱,都是為焊接好服務(wù),基本原理是,電動泵或電磁泵噴流融化的焊料,形成釬料波峰。PCB板通過, 達(dá)到PCB和零件之間的焊接。焊接中有以下幾個重要的參數(shù):

 

    第一是溫度,因焊料的不同,焊接溫度設(shè)置有比較大的變化常見的設(shè)置為240度到270度之間。在不影響焊接品質(zhì)的情況下盡量設(shè)置一個較低的錫溫,高溫會產(chǎn)生很大的不良。過多的錫渣,對產(chǎn)品的熱沖擊,高能耗,錫槽壽命的減少。一個好的焊錫槽應(yīng)該具有升溫快,溫度均勻,保溫效果好,國外做的比較好的波峰焊錫槽溫度可以控制在設(shè)置溫度的±1度。

 

    第二是角度,這里的角度指的是運(yùn)輸軌道和錫波平面之間的夾角, 一般設(shè)置為4-7度,可以簡單的理解為,角度越小吃錫越多易連錫,角度越多吃錫越少易虛焊,常見的設(shè)置,角度為5.5度是一個比較合理的設(shè)置。

 

    第三是高度,包括錫波高度,液面高度,噴口的高度,爪片和錫波的距離,PCB吃錫深度。

  

    錫波高度指的是錫波上涌的高度。我堅(jiān)持的原則是滿足焊接品質(zhì)盡量錫波打 低,氧化錫渣量少,溫度穩(wěn)定,錫波平穩(wěn),短路少。液面高度指的是錫槽內(nèi)焊料的多少,原則是焊料液面不低于錫槽上口10MM,焊料少溫度不均勻,錫渣多,錫波不平,我堅(jiān)持的的原則是,多次加少量加,每天可以分多次添加,添加時要分部均勻,盡量貼著發(fā)熱管,每次不要加那么多錫,保持在一個合理的液面就好,可以保證焊接品質(zhì)的穩(wěn)定。

  

    噴口的高度和平衡關(guān)系到波峰的平穩(wěn),錫渣量產(chǎn)生的多少,我認(rèn)為保持爪片離錫槽越近越好,而爪片又不會掛到噴口比較好。保證錫波一和錫波二 和軌道有一個平行的角度。遇到錫波不平穩(wěn),錫波打不上來,等問題時要拆下噴口,去除氧化渣保養(yǎng)噴口,或葉輪。PCB吃錫深度,比較常見的PCB厚度在適合過波峰的一般有0.8MM,1.0 MM, 1.2 MM,1.6 MM,2.0 MM。

  

    因有無載具,是不是紅膠等原因,一般的建議深度是錫波在PCB厚度1/32/3,薄板取下值,厚板取上線。一定要注意錫波的高度,溢錫是波峰焊報(bào)廢 的主要原因。我的經(jīng)驗(yàn)是如果助焊劑選擇涂覆合適,預(yù)均勻合適,運(yùn)輸適當(dāng),錫波只要接觸到PCB板就可以上錫。這就需要技術(shù)員調(diào)試時,多觀察多測量,綜合了 解PCB,助焊劑,焊料,綜合去調(diào)試。有時候問題或不良是幾種原因的綜合結(jié)果。

  

冷卻系統(tǒng)

  

    冷卻的目的是為了不同的合金在較短的時間內(nèi)固化,避免錫裂的產(chǎn)生 。注意冷卻的斜率不超過10度每秒。冷卻分為強(qiáng)制冷卻和自然風(fēng)冷,就我所接觸的資料來說業(yè)內(nèi)目前為止還沒有一個比較統(tǒng)一的說法,到底哪一種冷卻方法比較好,需要根據(jù)實(shí)際情況來確定。