雙波峰(feng)焊機現(xian)場使用(yong)及技術(shu)分析

   本文主(zhu)要叙述(shù)了有關(guān)波峰焊(hàn)機在操(cao)作過程(chéng)中的必(bì)要條件(jian)，對關鍵(jian)技術方(fāng)面進行(hang)了相應(ying)的分析(xi)。圍繞如(ru)何用好(hao) 波峰焊(hàn)機，充分(fèn)發揮其(qi)内在的(de)潛力，提(ti)出一些(xie)見解。
                       引(yǐn)言
   當今(jīn)世界，電(diàn)子技術(shu)已擺在(zài)現代戰(zhan)争的前(qián)沿陣地(di)，任何先(xian)進的武(wu)器都是(shi)以先進(jin)的電子(zǐ)技術作(zuò)爲支撐(chēng)。爲适應(yīng)水上、水(shuǐ)下艦艇(tǐng)所處的(de)各種惡(è)劣的環(huán)境 ，對于(yú)電氣設(she)施的可(kě)靠性提(tí) 出了更(geng)高的要(yao)求。爲滿(mǎn)足這一(yi)要求，緻(zhi)力于電(dian)氣硬件(jiàn)質 量的(de)持續提(tí)高，我們(men)從瑞士(shi)引進一(yī)台 EPM-CDX-400型雙(shuang)波峰焊(han)機。如何(he)用好這(zhè)台設備(bei)，使其各(ge)方面參(cān)數達到(dao)最佳狀(zhuang)态，是現(xiàn)代技術(shu)工藝的(de)一道新(xin)課題。
     焊(hàn)接基本(ben)條件的(de)要求
   ●助(zhù)焊劑：助(zhù)焊劑有(you)多種，但(dàn)無論選(xuan)用哪種(zhǒng)類型，其(qí)密度D必(bì)須控制(zhi)在0.82~0.86g/cm3之間(jiān)。我們選(xuan)用的是(shì)免清洗(xǐ)樹脂型(xing)助焊劑(jì)。該助焊(han)劑除免(miǎn)清洗功(gōng)能外，具(jù)有較好(hao)的可溶(rong)性，稀釋(shi)劑容易(yi)揮發。還(hai)能迅速(su)清除印(yìn)制闆表(biǎo)面的氧(yang)化物并(bing)防止二(èr)次氧化(huà)，降低焊(han)料表面(mian)張力， 提(tí)高焊接(jie)性能。
   ●焊(hàn)料：波峰(fēng)焊機采(cai)用的焊(hàn)料必須(xu)要求較(jiao)高的純(chun)度，金屬(shǔ)錫的含(hán)量要求(qiu)爲63%。對其(qí)它雜質(zhi)具有嚴(yan) 格的限(xian)制，否則(ze)對焊接(jie)質量有(yǒu)較大的(de)影響。<<電(dian)子行業(yè)工藝标(biao)準彙編(bian)>>中對其(qi)它雜質(zhì)的容限(xiàn)及對焊(hàn)點的質(zhi)量影響(xiǎng)作了如(ru)表1所示(shì)的技術(shu)分析。

表(biao)1焊料雜(zá)質容限(xian)及對焊(hàn)接質量(liàng)的影響(xiǎng)
   在每天(tiān)用機8小(xiao)時以上(shàng)的情況(kuang)下，要求(qiú)每隔一(yī)定的周(zhou)期，對錫(xi)槽内的(de)焊料進(jin)行化學(xue)或光譜(pǔ)分析，不(bú)符合要(yào)求時要(yào)進行更(gèng)換。
   ●印制(zhi)電路闆(pan)：選用印(yin)制闆材(cái)料時，應(ying)當考慮(lǜ)材料的(de)轉化溫(wen)度、熱膨(peng)脹系數(shù)、熱傳導(dao)性、抗張(zhang)模數、介(jie)電常數(shù)、體積電(diàn)阻率、表(biao)面電阻(zǔ)率、吸濕(shi)性等因(yīn)素。常用(yòng)是的環(huán)氧樹脂(zhī)玻璃布(bu)制成的(de)印制闆(pan)，其各方(fāng)面的參(cān)數可達(da)到有關(guān)規定的(de)要求。我(wǒ)們對印(yin)制闆的(de)物理變(biàn)形作了(le)相應的(de)分析，厚(hou)度爲1.6mm的(de)印制闆(pǎn)，長度100mm，翹(qiào)曲度必(bì)須小于(yu)0.5mm。因爲翹(qiào)曲度過(guò)大，壓錫(xi)深度則(zé)不 能保(bǎo)證一緻(zhì)，導緻焊(hàn)點的均(jun1)勻度差(chà)。
   ●焊盤：焊(hàn)盤設計(ji)時應考(kǎo)慮熱傳(chuán)導性的(de)影響，無(wu)論是賀(hè)形還是(shi)矩形焊(han)盤，與其(qí)相連的(de)印線必(bi)須小于(yu)焊盤直(zhi)徑或寬(kuan)度，若要(yào)與較大(da)面的導(dǎo)電區，如(ru)地、電源(yuan)等平面(miàn)相連時(shi)，可通過(guò)較短的(de)印制導(dao)線達到(dào)熱隔離(li)，見圖1焊(han)盤的正(zheng)确設計(ji)。

   ●阻焊劑(ji)膜：在塗(tu)敷阻焊(han)劑的工(gōng)藝過程(chéng)中，應考(kao)慮阻焊(hàn)劑的塗(tú)敷精度(dù)，焊盤的(de)邊緣應(yīng)當光滑(huá)，該暴露(lu)的部位(wei)不可粘(zhan)附阻焊(han)劑。
   ●運輸(shū)和儲存(cún)：加工完(wan)成的印(yìn)制闆，在(zai)運輸和(he)儲存過(guo)程中，應(ying)當使用(yòng)防振塑(su)料袋抽(chou)真空包(bao)裝 ，預防(fáng)焊盤二(èr)次氧化(huà)和其它(tā)的污染(rǎn)。當更高(gāo)技術要(yào)求時，也(ye)可進行(hang)蕩金處(chu)理，或者(zhě)進行焊(hàn)料塗鍍(dù)的工藝(yì)處理。
   元(yuán)器件的(de)要求
   ●可(ke)焊性：用(yong)于波峰(fēng)焊接組(zǔ)裝的元(yuán)器件引(yin)線應有(yǒu)較好的(de)可焊性(xìng)。可焊性(xìng)的量化(huà)可采用(yòng)潤濕稱(chēng)量法進(jin)行試驗(yan)，對于試(shì)驗結果(guo)用潤濕(shī)系數進(jin)行評定(ding)，潤濕系(xi)數按下(xià)式進行(hang)計算：Ơ=地(dì)F/T
式中：Ơ—潤(rùn)濕系數(shù)，ŲN/S；
F—潤濕力(lì)，ŲN；
T—潤濕時(shi)間，S。
  由止(zhi)式可以(yǐ)看出，潤(run)濕時間(jian)T越短，則(ze)可焊性(xing)越好。潤(run)濕稱量(liang)法是精(jing)度較高(gāo)的計量(liang)方法，但(dàn)需要較(jiao)複雜的(de)儀器設(shè)備。如果(guǒ)試驗條(tiao)件不具(jù)備，可選(xuan)用焊球(qiú)法進行(hang)試驗，簡(jian)單易行(hang)。
   有些元(yuán)器件的(de)引線選(xuan)用的材(cái)料潤濕(shi)系數很(hen)低，爲增(zeng)加其可(kě)焊性，必(bi)須對這(zhe)些元器(qi)引線或(huò)焊煓進(jìn)行處理(lǐ)并塗鍍(dù)焊料層(céng)，焊料塗(tú)鍍層厚(hou)度應大(da)于8ŲM,，要求(qiú)表面光(guāng)亮，無氧(yǎng)化雜質(zhi)及油漬(zì)污染。
   ●元(yuán)器件本(běn)身的耐(nài)溫能力(lì)：采用波(bo)峰焊接(jie)技術的(de)元器件(jiàn)，必須要(yao)考慮元(yuan)件本身(shen)的 耐溫(wen)能力，必(bi)須能耐(nai)受2600C/10S。對于(yú)無耐溫(wēn)能力的(de)元器應(ying)剔除。
技(jì)術條件(jian)要求
  上(shàng)述的保(bǎo)障條件(jiàn)，隻是具(jù)備了焊(han)接基礎(chu)，要焊接(jie)出高質(zhi)量的印(yìn)制闆，重(zhong)要的是(shi)技術參(can)數的設(shè)置，以及(jí)怎樣使(shi)這些技(jì)術參數(shù)達到最(zui)佳值，使(shi)焊點不(bu)出現漏(lou)焊、虛焊(hàn)、橋連、針(zhen)孔、氣泡(pào)、裂紋、挂(gua)錫、拉尖(jiān)等現象(xiang)，設置參(cān)數應通(tong)過試驗(yan)和分析(xi)對比，從(cóng)中找出(chu)一組最(zuì)佳參數(shù)并記錄(lu)在案。以(yǐ)後再 遇(yu)到 類似(sì)的輸入(rù)條件時(shi)就可以(yi)直接按(an)那組成(chéng)熟的參(cān)數設置(zhì)而不必(bì)再去進(jìn)行試驗(yan)。
   ●助焊劑(jì) 流量控(kong)制：調節(jiē)助焊劑(jì) 的流量(liàng)，霧化顆(kē)粒及噴(pēn)漈均勻(yún)度可用(yòng)一張白(bai)紙進行(hang)試驗，目(mù)測助焊(hàn)劑 噴塗(tú)在白紙(zhǐ)上的分(fèn)布情況(kuang)，通過計(ji)算機軟(ruǎn)件設置(zhì)參數，再(zài)用調節(jie)器配合(hé)調節，直(zhí)到理想(xiǎng)狀态爲(wèi)止。通常(chang)闆厚爲(wèi)1.6MM。元器件(jiàn)爲一般(bān) 通孔器(qi)件的情(qing)況下，設(she)定流量(liàng)爲1.8L/H.
   ●傾斜(xie)角的控(kong)制：傾斜(xié)角是波(bō)峰頂水(shuǐ)平面與(yu)傳送到(dao)波峰處(chù)的印制(zhi)闆之間(jian)的夾角(jiǎo)。這個角(jiǎo)度的夾(jiá)角對于(yu)焊點質(zhi)量緻關(guān)重要。由(you)于地球(qiú)的引力(li)，焊錫從(cóng)錫槽向(xiàng)外流動(dòng)起始速(su)度與流(liú)出的錫(xi)槽後的(de)自由落(luò)體速度(du)不一緻(zhì)。如果夾(jiá)角調節(jie)不當會(hui)導緻印(yin)制闆與(yu)焊錫的(de)接觸和(hé)分離的(de)時間不(bu)同，焊錫(xi)對印制(zhì)闆的浸(jìn)入力度(dù)也不同(tong)。爲避免(mian)這些問(wen)題，調節(jiē)範圍嚴(yan)格近控(kòng)制在6º~10º之(zhi)間。
   ●傳送(song)速度控(kong)制：控制(zhi)傳送速(sù)度在設(shè)置參數(shu)時應考(kao)慮以下(xià)諸方面(miàn)的因素(sù)：
   1助焊劑(jì)噴塗厚(hou)度：因爲(wèi)助焊劑(ji)的流量(liang)設定後(hòu)，基本上(shang)是一個(ge)固定的(de)參數。傳(chuán)送速度(dù)的變化(hua)會使噴(pēn)塗在印(yin)制闆上(shang)的助焊(han)劑厚度(du)發生相(xiàng)應的變(biàn)化。
   2預熱(re)效果：印(yìn)制闆從(cong)進入預(yù)熱區到(dao)第一波(bō)峰這段(duan)時間裏(lǐ)，印制闆(pǎn)底面的(de)溫度要(yào)求能夠(gou)達到 設(she)定的工(gong)藝溫度(dù)。傳送速(sù)度的快(kuai)慢會影(ying)響 預熱(re)效果。
   3闆(pan)材的厚(hòu)度：傳送(song)速度與(yǔ)闆材的(de)厚薄具(jù)有相應(yīng)的關系(xi)，厚闆的(de)傳送速(sù)度應比(bi)薄 闆稍(shāo)慢 一點(dian)。
   4單面闆(pan)和雙面(miàn)闆：單面(miàn)闆和雙(shuang)面闆的(de)熱 傳導(dao)性不同(tóng)，所要求(qiu)的預熱(re)溫度也(yě)相應不(bú)同。
   5無件(jiàn)的分布(bù)密度：由(you)于熱傳(chuan)導的作(zuo)用，印制(zhì)闆上元(yuán)件的分(fèn)布密度(du)及元器(qì)件體積(jī)的大小(xiǎo)，也 應作(zuò)爲設置(zhì)傳 送速(sù)度的重(zhong)要因素(sù)之一國(guo)。
   經實際(jì)操作，總(zǒng)結的傳(chuan)送速度(du)參數調(diao)節範圍(wéi)見表2。

   表(biao)2傳送速(su)度調節(jie)範圍
   注(zhù)：要求印(yin)制闆上(shang)沒有特(te)殊的元(yuan)器件(如(rú)：散熱器(qi)或者加(jiā)固冷闆(pan))
傳送速(su)度v可按(an)下式進(jìn)行計算(suan)：v=L/t(m/min)
式中：L—總(zong)行程，從(cong)進入預(yu)熱區的(de)始端至(zhì)第一波(bo)峰的長(zhǎng)度;
t—傳送(song)時間，min;
V—傳(chuán)送速度(du)，m/min
   ●溫度控(kòng)制：
   1 預熱(rè)溫度：印(yìn)制闆在(zai)焊接前(qián)，必須達(dá)到 設定(dìng)的工藝(yi)溫度。用(yong)電子溫(wen)度計固(gu)定在印(yìn)制闆的(de)底面，當(dang)印制闆(pan)運行到(dao)達第一(yī)波峰時(shí)，可讀出(chu)印制闆(pǎn)底面的(de)實際溫(wen)度，然後(hou)通過計(jì)算機進(jin)行修正(zheng)。預熱速(su)率可通(tōng)過下式(shi)進行計(jì)算：
∆T=(T1-T2)/t
式中(zhōng)：T1—預熱的(de)工藝溫(wen)度；
T2—環境(jìng) 溫度；
t—預(yù)熱起始(shǐ)點至 第(dì)一波峰(feng)之間的(de)傳送時(shí)間；
∆T—預熱(re)速率：℃/S.
通(tong)常，PCB的預(yu)熱速率(lü)爲線性(xìng)值。當有(yǒu)些元器(qì)件的耐(nài)溫曲線(xian)呈非線(xian)性值時(shí)，根據需(xū)要，可通(tong)過計算(suàn)機軟件(jiàn)設置八(bā)組輻射(she)燈管相(xiang)應的發(fa)射功率(lǜ) 。
  2焊接溫(wēn)度：波峰(fēng)焊接溫(wēn)度取決(jué)于焊點(dian)形成最(zuì)佳狀态(tài)所需要(yao)的溫度(dù)，這裏是(shi)指焊料(liào)熔液的(de)溫度，往(wang)往實際(jì)溫度與(yu)計算機(ji)設置的(de)溫度有(yǒu)些偏差(chà)，焊接之(zhī)前，必須(xu)進行實(shi)際測量(liàng)。用校準(zhǔn)的溫度(du)計或電(dian)子溫度(dù)計測量(liang)錫槽各(gè)點溫度(du)。按實際(jì)溫度值(zhí)修改計(jì)算機設(shè)置的參(cān)數。當基(ji)本達到(dao)設計溫(wen)度時，空(kong)載運行(háng)4分鍾，使(shi)溫度分(fen)布均勻(yun)後，再進(jìn)行焊接(jie)。
   以上兩(liang)個方面(mian)的溫度(du)設置範(fàn)圍及實(shí)際應用(yòng)的參數(shu)見表3。

   表(biǎo)3溫度調(diào)節範圍(wéi)及采用(yong)實例
    環(huan)境溫度(du)對波峰(feng)焊接的(de)影響
    當(dāng)環境 溫(wēn)度發生(shēng)較大的(de)變化時(shi)，PCB預熱的(de)工藝溫(wen)度随之(zhi)上下浮(fú)動，焊接(jiē)效果立(li)即會發(fā)生變化(hua)。如果變(bian)化量太(tài)大以至(zhì)于 預熱(rè) 的工藝(yi)溫度超(chao)過極限(xiàn)值，會造(zào) 成焊點(diǎn)無法形(xing)成、虛焊(hàn)、焊層太(tài)厚或太(tài)薄、 橋連(lian)等不良(liáng)現象。由(yóu)圖2可見(jian)環境 、溫(wēn)度對預(yù)熱工藝(yì)溫度一(yī)時間曲(qǔ)線的影(yǐng)響。

   波峰(fēng)高度和(hé)壓錫深(shēn)度對焊(han)接的影(ying)響
   波峰(feng)高度是(shì)指波棱(léng)到 波峰(feng)頂點的(de)距離，波(bō)峰過高(gao)或過低(dī)會影響(xiǎng)被焊件(jian)與波峰(fēng)的接觸(chu)狀況，波(bō)峰高度(dù)調節範(fàn)圍是在(zai)0~99%之間，實(shí)際對應(ying)高度約(yue)爲0~10mm。99%對應(yīng)爲機器(qi)的最大(da)容限。實(shi)際選用(yong)波峰高(gao)設爲7mm左(zuo)右。
壓錫(xī)深度是(shi)指被 焊(hàn)印 制闆(pan)浸 入焊(hàn)錫的深(shēn) 度，一般(bān)壓錫深(shēn)度爲闆(pan)厚的1/2~3/4.壓(yā)錫太深(shēn) 容易使(shi)焊錫濺(jian)上元件(jian)面；壓錫(xī)太淺時(shí)，焊錫塗(tu)履力度(du)不夠，則(zé)會造 成(chéng)虛焊或(huò)漏焊。
   結(jie)語
   雙波(bo)峰焊機(jī)是科技(ji)含量較(jiao)高的焊(hàn)接設備(bei)，以上的(de)分析和(he)總結有(yǒu)待于完(wán)善，最佳(jia)參數隻(zhī)能在實(shí)際工作(zuò)中不斷(duàn)總結得(dé)到。

   文章(zhang)整理：昊(hào)瑞電子(zǐ)--助焊劑(ji) /