雙波峰焊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用及技術(shù)分析

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1、雙波峰焊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用及技術(shù)分析 摘要：本文主要敘述了有關(guān)波峰焊機(jī)在操作過(guò)程中的必要條件，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行了相應(yīng)的分析。圍繞如何用好波峰焊機(jī)，充分發(fā)揮其內(nèi)在的潛力，提出一些見(jiàn)解。關(guān)鍵詞：焊料；焊接溫度；波峰高度；壓錫深度引言當(dāng)今世界，電子技術(shù)已擺在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的前沿陣地，任何先進(jìn)的武器都是以先進(jìn)的電子技術(shù)作為支撐。為適應(yīng)水上、水下艦艇所處的各種惡劣的環(huán)境，對(duì)于電氣設(shè)施的可靠性提 出了更高的要求。為滿(mǎn)足這一要求，致力于電氣硬件質(zhì) 量的持續(xù)提高，我們從瑞士引進(jìn)一臺(tái) EPM-CDX-400 型雙波峰焊機(jī)。如何用好這臺(tái)設(shè)備，使其各方面參數(shù)達(dá)到最佳狀態(tài)，是現(xiàn)代技術(shù)工藝的一道新課題。焊接基本條件的要求助焊劑：助

2、焊劑有多種，但無(wú)論選用哪種類(lèi)型，其密度 D必須控制在 0.820.86g/cm3 之間。我們選用的是免清洗樹(shù)脂型助焊劑。該助焊劑除免清洗功能外，具有較好的可溶性，稀釋劑容易揮發(fā)。還能迅速清除印制板表面的氧化物并防止二次氧化，降低焊料表面張力，提高焊接性能。焊料：波峰焊機(jī)采用的焊料必須要求較高的純度，金屬錫的含量要求為 63%。對(duì)其它雜質(zhì)具有嚴(yán) 格的限制，否則對(duì)焊接質(zhì)量有較大的影響。中對(duì)其它雜質(zhì)的容限及對(duì)焊點(diǎn)的質(zhì)量影響作了如表 1 所示的技術(shù)分析。雜質(zhì)最高容限雜質(zhì)超標(biāo)對(duì)焊點(diǎn)性能的影響銅0.300焊料硬而脆，流動(dòng)性差金0.200焊料呈顆粒狀鎘0.005焊料疏松易碎鋅0.005焊料粗糙和顆粒狀，起霜

3、和多孔的樹(shù) 枝結(jié)構(gòu)鋁0.006焊料粘滯起雙多孔銻0.500焊料硬脆鐵0.020焊料熔點(diǎn)升高，流動(dòng)性差砷0.030小氣孔，脆性增加鉍0.250熔點(diǎn)降低，變脆銀0.100失去自然光澤，出現(xiàn)白色顆粒狀物鎳0.010起泡，形成硬的不溶化物表 1 焊料雜質(zhì)容限及對(duì)焊接質(zhì)量的影響在每天用機(jī) 8 小時(shí)以上的情況下，要求每隔一定的周期，對(duì)錫槽內(nèi)的焊料進(jìn)行化學(xué)或光譜分析，不符合要求時(shí)要進(jìn)行更換。印制電路板：選用印制板材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮材料的轉(zhuǎn)化溫度、熱膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)性、抗張模數(shù)、介電常數(shù)、體積電阻率、表面電阻率、吸濕性等因素。常用是的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布制成的印制板，其各方面的參數(shù)可達(dá)到有關(guān)規(guī)定的要求。我們對(duì)印制板的

4、物理變形作了相應(yīng)的分析，厚度為 1.6mm 的印制板，長(zhǎng)度 100mm，翹曲度必須小于 0.5mm。因?yàn)槁N曲度過(guò)大，壓錫深度則不 能保證一致，導(dǎo)致焊點(diǎn)的均勻度差。焊盤(pán)：焊盤(pán)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮熱傳導(dǎo)性的影響，無(wú)論是賀形還是矩形焊盤(pán)，與其相連的印線(xiàn)必須小于焊盤(pán)直徑或?qū)挾?，若要與較大面的導(dǎo)電區(qū)，如地、電源等平面相連時(shí)，可通過(guò)較短的印制導(dǎo)線(xiàn)達(dá)到熱隔離，見(jiàn)圖 1 焊盤(pán)的正確設(shè)計(jì)。阻焊劑膜：在涂敷阻焊劑的工藝過(guò)程中，應(yīng)考慮阻焊劑的涂敷精度，焊盤(pán)的邊緣應(yīng)當(dāng)光滑，該暴露的部位不可粘附阻焊劑。運(yùn)輸和儲(chǔ)存：加工完成的印制板，在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)使用防振塑料袋抽真空包裝，預(yù)防焊盤(pán)二次氧化和其它的污染。當(dāng)更高技術(shù)要求時(shí)

5、，也可進(jìn)行蕩金處理，或者進(jìn)行焊料涂鍍的工藝處理。元器件的要求可焊性：用于波峰焊接組裝的元器件引線(xiàn)應(yīng)有較好的可焊性?？珊感缘牧炕刹捎脻?rùn)濕稱(chēng)量法進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果用潤(rùn)濕系數(shù)進(jìn)行評(píng)定，潤(rùn)濕系數(shù)按下式進(jìn)行計(jì)算：?=地 F/T式中：?潤(rùn)濕系數(shù)，?N/S；F潤(rùn)濕力，?N；T潤(rùn)濕時(shí)間，S。由止式可以看出，潤(rùn)濕時(shí)間 T 越短，則可焊性越好。潤(rùn)濕稱(chēng)量法是精度較高的計(jì)量方法，但需要較復(fù)雜的儀器設(shè)備。如果試驗(yàn)條件不具備，可選用焊球法進(jìn)行試驗(yàn)，簡(jiǎn)單易行。有些元器件的引線(xiàn)選用的材料潤(rùn)濕系數(shù)很低，為增加其可焊性，必須對(duì)這些元器引線(xiàn)或焊煓進(jìn)行處理并涂鍍焊料層，焊料涂鍍層厚度應(yīng)大于 8?M,，要求表面光亮，無(wú)氧化雜質(zhì)及

6、油漬污染。元器件本身的耐溫能力：采用波峰焊接技術(shù)的元器件，必須要考慮元件本身的 耐溫能力，必須能耐受 2600C/10S。對(duì)于無(wú)耐溫能力的元器應(yīng)剔除。技術(shù)條件要求上述的保障條件，只是具備了焊接基礎(chǔ)，要焊接出高質(zhì)量的印制板，重要的是技術(shù)參數(shù)的設(shè)置，以及怎樣使這些技術(shù)參數(shù)達(dá)到最佳值，使焊點(diǎn)不出現(xiàn)漏焊、虛焊、橋連、針孔、氣泡、裂紋、掛錫、拉尖等現(xiàn)象，設(shè)置參數(shù)應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)和分析對(duì)比，從中找出一組最佳參數(shù)并記錄在案。以后再 遇到 類(lèi)似的輸入條件時(shí)就可以直接按那組成熟的參數(shù)設(shè)置而不必再去進(jìn)行試驗(yàn)。助焊劑 流量控制：調(diào)節(jié)助焊劑 的流量，霧化顆粒及噴漈均勻度可用一張白紙進(jìn)行試驗(yàn)，目測(cè)助焊劑 噴涂在白紙上的分布情

7、況，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)置參數(shù)，再用調(diào)節(jié)器配合調(diào)節(jié)，直到理想狀態(tài)為止。通常板厚為 1.6MM。元器件為一般 通孔器件的情況下，設(shè)定流量為 1.8L/H.傾斜角的控制：傾斜角是波峰頂水平面與傳送到波峰處的印制板之間的夾角。這個(gè)角度的夾角對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量致關(guān)重要。由于地球的引力，焊錫從錫槽向外流動(dòng)起始速度與流出的錫槽后的自由落體速度不一致。如果夾角調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致印制板與焊錫的接觸和分離的時(shí)間不同，焊錫對(duì)印制板的浸入力度也不同。為避免這些問(wèn)題，調(diào)節(jié)范圍嚴(yán)格近控制在 6o10o之間。傳送速度控制：控制傳送速度在設(shè)置參數(shù)時(shí)應(yīng)考慮以下諸方面的因素：1 助焊劑噴涂厚度：因?yàn)橹竸┑牧髁吭O(shè)定后，基本上是一個(gè)固定的參數(shù)

8、。傳送速度的變化會(huì)使噴涂在印制板上的助焊劑厚度發(fā)生相應(yīng)的變化。2 預(yù)熱效果：印制板從進(jìn)入預(yù)熱區(qū)到第一波峰這段時(shí)間里，印制板底面的溫度要求能夠達(dá)到 設(shè)定的工藝溫度。傳送速度的快慢會(huì)影響 預(yù)熱效果。3 板材的厚度：傳送速度與板材的厚薄具有相應(yīng)的關(guān)系，厚板的傳送速度應(yīng)比薄 板稍慢 一點(diǎn)。4 單面板和雙面板：?jiǎn)蚊姘搴碗p面板的熱 傳導(dǎo)性不同，所要求的預(yù)熱溫度也相應(yīng)不同。5 無(wú)件的分布密度：由于熱傳導(dǎo)的作用，印制板上元件的分布密度及元器件體積的大小，也 應(yīng)作為設(shè)置傳 送速度的重要因素之一國(guó)。經(jīng)實(shí)際操作，總結(jié)的傳送速度參數(shù)調(diào)節(jié)范圍見(jiàn)表 2。印制板類(lèi)別傳送速度調(diào)節(jié)范圍(m/min)單面板 1.51.8雙面板1

9、.01.2表 2 傳送速度調(diào)節(jié)范圍注：要求印制板上沒(méi)有特殊的元器件(如：散熱器或者加固冷板)傳送速度 v 可按下式進(jìn)行計(jì)算：v=L/t(m/min)式中：L總行程，從進(jìn)入預(yù)熱區(qū)的始端至第一波峰的長(zhǎng)度;t傳送時(shí)間，min;V傳送速度，m/min溫度控制：1 預(yù)熱溫度：印制板在焊接前，必須達(dá)到 設(shè)定的工藝溫度。用電子溫度計(jì)固定在印制板的底面，當(dāng)印制板運(yùn)行到達(dá)第一波峰時(shí)，可讀出印制板底面的實(shí)際溫度，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行修正。預(yù)熱速率可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：?T=(T1-T2)/t式中：T1預(yù)熱的工藝溫度；T2環(huán)境 溫度；t預(yù)熱起始點(diǎn)至 第一波峰之間的傳送時(shí)間；?T預(yù)熱速率：/S.通常，PCB 的預(yù)熱速率為

10、線(xiàn)性值。當(dāng)有些元器件的耐溫曲線(xiàn)呈非線(xiàn)性值時(shí)，根據(jù)需要，可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)置八組輻射燈管相應(yīng)的發(fā)射功率。2 焊接溫度：波峰焊接溫度取決于焊點(diǎn)形成最佳狀態(tài)所需要的溫度，這里是指焊料熔液的溫度，往往實(shí)際溫度與計(jì)算機(jī)設(shè)置的溫度有些偏差，焊接之前，必須進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。用校準(zhǔn)的溫度計(jì)或電子溫度計(jì)測(cè)量錫槽各點(diǎn)溫度。按實(shí)際溫度值修改計(jì)算機(jī)設(shè)置的參數(shù)。當(dāng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)溫度時(shí)，空載運(yùn)行4 分鐘，使溫度分布均勻后，再進(jìn)行焊接。以上兩個(gè)方面的溫度設(shè)置范圍及實(shí)際應(yīng)用的參數(shù)見(jiàn)表 3。印制板類(lèi)別預(yù)熱溫度調(diào)節(jié)范圍 實(shí)際采用溫度熔液溫度調(diào)節(jié)范圍 實(shí)際采用溫度單面板80%90%80%240260248雙面板90%100%90%240

11、260248表 3 溫度調(diào)節(jié)范圍及采用實(shí)例環(huán)境溫度對(duì)波峰焊接的影響當(dāng)環(huán)境 溫度發(fā)生較大的變化時(shí)，PCB 預(yù)熱的工藝溫度隨之上下浮動(dòng)，焊接效果立即會(huì)發(fā)生變化。如果變化量太大以至于 預(yù)熱 的工藝溫度超過(guò)極限值，會(huì)造 成焊點(diǎn)無(wú)法形成、虛焊、焊層太厚或太薄、橋連等不良現(xiàn)象。由圖 2 可見(jiàn)環(huán)境、溫度對(duì)預(yù)熱工藝溫度一時(shí)間曲線(xiàn)的影響。波峰高度和壓錫深度對(duì)焊接的影響波峰高度是指波棱到 波峰頂點(diǎn)的距離，波峰過(guò)高或過(guò)低會(huì)影響被焊件與波峰的接觸狀況，波峰高度調(diào)節(jié)范圍是在099%之間，實(shí)際對(duì)應(yīng)高度約為 010mm。99%對(duì)應(yīng)為機(jī)器的最大容限。實(shí)際選用波峰高設(shè)為 7mm 左右。壓錫深度是指被 焊印 制板浸 入焊錫的深 度，一般壓錫深度為板厚的 1/23/4.壓錫太深 容易使焊錫濺上元件面；壓錫太淺時(shí)，焊錫涂履力度不夠，則會(huì)造 成虛焊或漏焊。結(jié)語(yǔ)雙波峰焊機(jī)是科技含量較高的焊接設(shè)備，以上的分析和總結(jié)有待于完善，最佳參數(shù)只能在實(shí)際工作中不斷總結(jié)得到。