雙波峰焊機現(xiàn)場使用及技術(shù)分析

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1、雙波峰焊機現(xiàn)場使用及技術(shù)分析 摘要：本文主要敘述了有關(guān)波峰焊機在操作過程中的必要條件，對關(guān)鍵技術(shù)方面進行了相應的分析。圍繞如何用好波峰焊機，充分發(fā)揮其內(nèi)在的潛力，提出一些見解。關(guān)鍵詞：焊料；焊接溫度；波峰高度；壓錫深度引言當今世界，電子技術(shù)已擺在現(xiàn)代戰(zhàn)爭的前沿陣地，任何先進的武器都是以先進的電子技術(shù)作為支撐。為適應水上、水下艦艇所處的各種惡劣的環(huán)境，對于電氣設施的可靠性提 出了更高的要求。為滿足這一要求，致力于電氣硬件質(zhì) 量的持續(xù)提高，我們從瑞士引進一臺 EPM-CDX-400 型雙波峰焊機。如何用好這臺設備，使其各方面參數(shù)達到最佳狀態(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，但無論選用哪種類型，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%。對其它雜質(zhì)具有嚴 格的限制，否則對焊接質(zhì)量有較大的影響。中對其它雜質(zhì)的容限及對焊點的質(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)超標對焊點性能的影響銅0.300焊料硬而脆，流動性差金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 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焊料熔點升高，流動性差砷0.030小氣孔，脆性增加鉍0.250熔點降低，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)容限及對焊接質(zhì)量的影響在每天用機 8 小時以上的情況下，要求每隔一定的周期，對錫槽內(nèi)的焊料進行化學或光譜分析，不符合要求時要進行更換。印制電路板：選用印制板材料時，應當考慮材料的轉(zhuǎn)化溫度、熱膨脹系數(shù)、熱傳導性、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)氧樹脂玻璃布制成的印制板，其各方面的參數(shù)可達到有關(guān)規(guī)定的要求。我們對印制板的

4、物理變形作了相應的分析，厚度為 1.6mm 的印制板，長度 100mm，翹曲度必須小于 0.5mm。因為翹曲度過大，壓錫深度則不 能保證一致，導致焊點的均勻度差。焊盤：焊盤設計時應考慮熱傳導性的影響，無論是賀形還是矩形焊盤，與其相連的印線必須小于焊盤直徑或?qū)挾?，若要與較大面的導電區(qū)，如地、電源等平面相連時，可通過較短的印制導線達到熱隔離，見圖 1 焊盤的正確設計。阻焊劑膜：在涂敷阻焊劑的工藝過程中，應考慮阻焊劑的涂敷精度，焊盤的邊緣應當光滑，該暴露的部位不可粘附阻焊劑。運輸和儲存：加工完成的印制板，在運輸和儲存過程中，應當使用防振塑料袋抽真空包裝，預防焊盤二次氧化和其它的污染。當更高技術(shù)要求時

5、，也可進行蕩金處理，或者進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應有較好的可焊性。可焊性的量化可采用潤濕稱量法進行試驗，對于試驗結(jié)果用潤濕系數(shù)進行評定，潤濕系數(shù)按下式進行計算：?=地 F/T式中：?潤濕系數(shù)，?N/S；F潤濕力，?N；T潤濕時間，S。由止式可以看出，潤濕時間 T 越短，則可焊性越好。潤濕稱量法是精度較高的計量方法，但需要較復雜的儀器設備。如果試驗條件不具備，可選用焊球法進行試驗，簡單易行。有些元器件的引線選用的材料潤濕系數(shù)很低，為增加其可焊性，必須對這些元器引線或焊煓進行處理并涂鍍焊料層，焊料涂鍍層厚度應大于 8?M,，要求表面光亮，無氧化雜質(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。對于無耐溫能力的元器應剔除。技術(shù)條件要求上述的保障條件，只是具備了焊接基礎，要焊接出高質(zhì)量的印制板，重要的是技術(shù)參數(shù)的設置，以及怎樣使這些技術(shù)參數(shù)達到最佳值，使焊點不出現(xiàn)漏焊、虛焊、橋連、針孔、氣泡、裂紋、掛錫、拉尖等現(xiàn)象，設置參數(shù)應通過試驗和分析對比，從中找出一組最佳參數(shù)并記錄在案。以后再 遇到 類似的輸入條件時就可以直接按那組成熟的參數(shù)設置而不必再去進行試驗。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行試驗，目測助焊劑 噴涂在白紙上的分布情

7、況，通過計算機軟件設置參數(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。這個角度的夾角對于焊點質(zhì)量致關(guān)重要。由于地球的引力，焊錫從錫槽向外流動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)不當會導致印制板與焊錫的接觸和分離的時間不同，焊錫對印制板的浸入力度也不同。為避免這些問題，調(diào)節(jié)范圍嚴格近控制在 6o10o之間。傳送速度控制：控制傳送速度在設置參數(shù)時應考慮以下諸方面的因素：1 助焊劑噴涂厚度：因為助焊劑的流量設定后，基本上是一個固定的參數(shù)

8、。傳送速度的變化會使噴涂在印制板上的助焊劑厚度發(fā)生相應的變化。2 預熱效果：印制板從進入預熱區(qū)到第一波峰這段時間里，印制板底面的溫度要求能夠達到 設定的工藝溫度。傳送速度的快慢會影響 預熱效果。3 板材的厚度：傳送速度與板材的厚薄具有相應的關(guān)系，厚板的傳送速度應比薄 板稍慢 一點。4 單面板和雙面板：單面板和雙面板的熱 傳導性不同，所要求的預熱溫度也相應不同。5 無件的分布密度：由于熱傳導的作用，印制板上元件的分布密度及元器件體積的大小，也 應作為設置傳 送速度的重要因素之一國。經(jīng)實際操作，總結(jié)的傳送速度參數(shù)調(diào)節(jié)范圍見表 2。印制板類別傳送速度調(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 可按下式進行計算：v=L/t(m/min)式中：L總行程，從進入預熱區(qū)的始端至第一波峰的長度;t傳送時間，min;V傳送速度，m/min溫度控制：1 預熱溫度：印制板在焊接前，必須達到 設定的工藝溫度。用電子溫度計固定在印制板的底面，當印制板運行到達第一波峰時，可讀出印制板底面的實際溫度，然后通過計算機進行修正。預熱速率可通過下式進行計算：?T=(T1-T2)/t式中：T1預熱的工藝溫度；T2環(huán)境 溫度；t預熱起始點至 第一波峰之間的傳送時間；?T預熱速率：/S.通常，PCB 的預熱速率為

10、線性值。當有些元器件的耐溫曲線呈非線性值時，根據(jù)需要，可通過計算機軟件設置八組輻射燈管相應的發(fā)射功率。2 焊接溫度：波峰焊接溫度取決于焊點形成最佳狀態(tài)所需要的溫度，這里是指焊料熔液的溫度，往往實際溫度與計算機設置的溫度有些偏差，焊接之前，必須進行實際測量。用校準的溫度計或電子溫度計測量錫槽各點溫度。按實際溫度值修改計算機設置的參數(shù)。當基本達到設計溫度時，空載運行4 分鐘，使溫度分布均勻后，再進行焊接。以上兩個方面的溫度設置范圍及實際應用的參數(shù)見表 3。印制板類別預熱溫度調(diào)節(jié)范圍 實際采用溫度熔液溫度調(diào)節(jié)范圍 實際采用溫度單面板80%90%80%240260248雙面板90%100%90%240

11、260248表 3 溫度調(diào)節(jié)范圍及采用實例環(huán)境溫度對波峰焊接的影響當環(huán)境 溫度發(fā)生較大的變化時，PCB 預熱的工藝溫度隨之上下浮動，焊接效果立即會發(fā)生變化。如果變化量太大以至于 預熱 的工藝溫度超過極限值，會造 成焊點無法形成、虛焊、焊層太厚或太薄、橋連等不良現(xiàn)象。由圖 2 可見環(huán)境、溫度對預熱工藝溫度一時間曲線的影響。波峰高度和壓錫深度對焊接的影響波峰高度是指波棱到 波峰頂點的距離，波峰過高或過低會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，實際對應高度約為 010mm。99%對應為機器的最大容限。實際選用波峰高設為 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，焊錫涂履力度不夠，則會造 成虛焊或漏焊。結(jié)語雙波峰焊機是科技含量較高的焊接設備，以上的分析和總結(jié)有待于完善，最佳參數(shù)只能在實際工作中不斷總結(jié)得到。