雙波峰焊機(ji)現場使用及技術(shù)分析

   本文(wen)主要叙述了有關(guān)波峰焊機在操作(zuò)過程中的必要條(tiao)件，對關鍵技術方(fang)面進行了相應的(de)分析。圍繞如何用(yong)好 波峰焊機，充分(fen)發揮其内在的潛(qian)力，提出一些見解(jiě)。
                       引言
   當今世界，電(dian)子技術已擺在現(xiàn)代戰争的前沿陣(zhen)地，任何先進的武(wǔ)器都是以先進的(de)電子技術作爲支(zhī)撐。爲适應水上、水(shui)下艦艇所處的各(ge)種惡劣的環境 ，對(duì)于電氣設施的可(ke)靠性提 出了更高(gāo)的要求。爲滿足這(zhe)一要求，緻力于電(diàn)氣硬件質 量的持(chi)續提高，我們從瑞(ruì)士引進一台 EPM-CDX-400型雙(shuāng)波峰焊機。如何用(yong)好這台設備，使其(qí)各方面參數達到(dao)最佳狀态，是現代(dai)技術工藝的一道(dao)新課題。
     焊接基本(ben)條件的要求
   ●助焊(hàn)劑：助焊劑有多種(zhǒng)，但無論選用哪種(zhong)類型，其密度D必須(xu)控制在0.82~0.86g/cm3之間。我們(men)選用的是免清洗(xi)樹脂型助焊劑。該(gāi)助焊劑除免清洗(xi)功能外，具有較好(hao)的可溶性，稀釋劑(ji)容易揮發。還能迅(xùn)速清除印制闆表(biǎo)面的氧化物并防(fang)止二次氧化，降低(dī)焊料表面張力， 提(tí)高焊接性能。
   ●焊料(liao)：波峰焊機采用的(de)焊料必須要求較(jiao)高的純度，金屬錫(xi)的含量要求爲63%。對(dui)其它雜質具有嚴(yan) 格的限制，否則對(dui)焊接質量有較大(dà)的影響。<<電子行業(ye)工藝标準彙編>>中(zhong)對其它雜質的容(rong)限及對焊點的質(zhì)量影響作了如表(biǎo)1所示的技術分析(xī)。

表1焊料雜質容限(xian)及對焊接質量的(de)影響
   在每天用機(jī)8小時以上的情況(kuang)下，要求每隔一定(dìng)的周期，對錫槽内(nei)的焊料進行化學(xue)或光譜分析，不符(fu)合要求時要進行(háng)更換。
   ●印制電路闆(pan)：選用印制闆材料(liao)時，應當考慮材料(liào)的轉化溫度、熱膨(peng)脹系數、熱傳導性(xing)、抗張模數、介電常(cháng)數、體積電阻率、表(biao)面電阻率、吸濕性(xìng)等因素。常用是的(de)環氧樹脂玻璃布(bù)制成的印制闆，其(qi)各方面的參數可(ke)達到有關規定的(de)要求。我們對印制(zhì)闆的物理變形作(zuo)了相應的分析，厚(hòu)度爲1.6mm的印制闆，長(zhang)度100mm，翹曲度必須小(xiao)于0.5mm。因爲翹曲度過(guo)大，壓錫深度則不(bu) 能保證一緻，導緻(zhì)焊點的均勻度差(cha)。
   ●焊盤：焊盤設計時(shí)應考慮熱傳導性(xing)的影響，無論是賀(hè)形還是矩形焊盤(pán)，與其相連的印線(xiàn)必須小于焊盤直(zhi)徑或寬度，若要與(yǔ)較大面的導電區(qu)，如地、電源等平面(miàn)相連時，可通過較(jiào)短的印制導線達(da)到熱隔離，見圖1焊(hàn)盤的正确設計。

   ●阻(zǔ)焊劑膜：在塗敷阻(zu)焊劑的工藝過程(cheng)中，應考慮阻焊劑(jì)的塗敷精度，焊盤(pan)的邊緣應當光滑(hua)，該暴露的部位不(bú)可粘附阻焊劑。
   ●運(yun)輸和儲存：加工完(wán)成的印制闆，在運(yùn)輸和儲存過程中(zhong)，應當使用防振塑(su)料袋抽真空包裝(zhuang) ，預防焊盤二次氧(yang)化和其它的污染(rǎn)。當更高技術要求(qiú)時，也可進行蕩金(jīn)處理，或者進行焊(han)料塗鍍的工藝處(chù)理。
   元器件的要求(qiú)
   ●可焊性：用于波峰(fēng)焊接組裝的元器(qì)件引線應有較好(hǎo)的可焊性。可焊性(xing)的量化可采用潤(rùn)濕稱量法進行試(shi)驗，對于試驗結果(guo)用潤濕系數進行(hang)評定，潤濕系數按(an)下式進行計算：Ơ=地(dì)F/T
式中：Ơ—潤濕系數，ŲN/S；
F—潤(rùn)濕力，ŲN；
T—潤濕時間，S。
  由(you)止式可以看出，潤(rùn)濕時間T越短，則可(ke)焊性越好。潤濕稱(cheng)量法是精度較高(gāo)的計量方法，但需(xu)要較複雜的儀器(qì)設備。如果試驗條(tiao)件不具備，可選用(yòng)焊球法進行試驗(yan)，簡單易行。
   有些元(yuan)器件的引線選用(yong)的材料潤濕系數(shù)很低，爲增加其可(kě)焊性，必須對這些(xie)元器引線或焊煓(tuan)進行處理并塗鍍(dù)焊料層，焊料塗鍍(dù)層厚度應大于8ŲM,，要(yao)求表面光亮，無氧(yǎng)化雜質及油漬污(wū)染。
   ●元器件本身的(de)耐溫能力：采用波(bo)峰焊接技術的元(yuan)器件，必須要考慮(lǜ)元件本身的 耐溫(wēn)能力，必須能耐受(shou)2600C/10S。對于無耐溫能力(li)的元器應剔除。
技(jì)術條件要求
  上述(shù)的保障條件，隻是(shi)具備了焊接基礎(chu)，要焊接出高質量(liang)的印制闆，重要的(de)是技術參數的設(shè)置，以及怎樣使這(zhe)些技術參數達到(dao)最佳值，使焊點不(bú)出現漏焊、虛焊、橋(qiao)連、針孔、氣泡、裂紋(wén)、挂錫、拉尖等現象(xiang)，設置參數應通過(guo)試驗和分析對比(bǐ)，從中找出一組最(zuì)佳參數并記錄在(zai)案。以後再 遇到 類(lei)似的輸入條件時(shí)就可以直接按那(na)組成熟的參數設(she)置而不必再去進(jin)行試驗。
   ●助焊劑 流(liú)量控制：調節助焊(hàn)劑 的流量，霧化顆(ke)粒及噴漈均勻度(dù)可用一張白紙進(jin)行試驗，目測助焊(han)劑 噴塗在白紙上(shang)的分布情況，通過(guò)計算機軟件設置(zhi)參數，再用調節器(qì)配合調節，直到理(lǐ)想狀态爲止。通常(cháng)闆厚爲1.6MM。元器件爲(wèi)一般 通孔器件的(de)情況下，設定流量(liàng)爲1.8L/H.
   ●傾斜角的控制(zhì)：傾斜角是波峰頂(dǐng)水平面與傳送到(dao)波峰處的印制闆(pǎn)之間的夾角。這個(gè)角度的夾角對于(yú)焊點質量緻關重(zhong)要。由于地球的引(yin)力，焊錫從錫槽向(xiàng)外流動起始速度(dù)與流出的錫槽後(hòu)的自由落體速度(dù)不一緻。如果夾角(jiao)調節不當會導緻(zhi)印制闆與焊錫的(de)接觸和分離的時(shi)間不同，焊錫對印(yìn)制闆的浸入力度(dù)也不同。爲避免這(zhè)些問題，調節範圍(wéi)嚴格近控制在6º~10º之(zhi)間。
   ●傳送速度控制(zhì)：控制傳送速度在(zai)設置參數時應考(kao)慮以下諸方面的(de)因素：
   1助焊劑噴塗(tú)厚度：因爲助焊劑(ji)的流量設定後，基(ji)本上是一個固定(dìng)的參數。傳送速度(du)的變化會使噴塗(tu)在印制闆上的助(zhu)焊劑厚度發生相(xiàng)應的變化。
   2預熱效(xiào)果：印制闆從進入(rù)預熱區到第一波(bō)峰這段時間裏，印(yìn)制闆底面的溫度(du)要求能夠達到 設(shè)定的工藝溫度。傳(chuán)送速度的快慢會(huì)影響 預熱效果。
   3闆(pǎn)材的厚度：傳送速(sù)度與闆材的厚薄(báo)具有相應的關系(xi)，厚闆的傳送速度(dù)應比薄 闆稍慢 一(yī)點。
   4單面闆和雙面(miàn)闆：單面闆和雙面(mian)闆的熱 傳導性不(bú)同，所要求的預熱(rè)溫度也相應不同(tong)。
   5無件的分布密度(dù)：由于熱傳導的作(zuò)用，印制闆上元件(jiàn)的分布密度及元(yuan)器件體積的大小(xiǎo)，也 應作爲設置傳(chuan) 送速度的重要因(yin)素之一國。
   經實際(jì)操作，總結的傳送(sòng)速度參數調節範(fàn)圍見表2。

   表2傳送速(sù)度調節範圍
   注：要(yao)求印制闆上沒有(you)特殊的元器件(如(ru)：散熱器或者加固(gù)冷闆)
傳送速度v可(ke)按下式進行計算(suàn)：v=L/t(m/min)
式中：L—總行程，從進(jìn)入預熱區的始端(duān)至第一波峰的長(zhǎng)度;
t—傳送時間，min;
V—傳送(song)速度，m/min
   ●溫度控制：
   1 預(yu)熱溫度：印制闆在(zai)焊接前，必須達到(dao) 設定的工藝溫度(du)。用電子溫度計固(gù)定在印制闆的底(di)面，當印制闆運行(háng)到達第一波峰時(shi)，可讀出印制闆底(dǐ)面的實際溫度，然(rán)後通過計算機進(jin)行修正。預熱速率(lǜ)可通過下式進行(hang)計算：
∆T=(T1-T2)/t
式中：T1—預熱的(de)工藝溫度；
T2—環境 溫(wēn)度；
t—預熱起始點至(zhì) 第一波峰之間的(de)傳送時間；
∆T—預熱速(su)率：℃/S.
通常，PCB的預熱速(sù)率爲線性值。當有(you)些元器件的耐溫(wen)曲線呈非線性值(zhi)時，根據需要，可通(tong)過計算機軟件設(she)置八組輻射燈管(guǎn)相應的發射功率(lü) 。
  2焊接溫度：波峰焊(hàn)接溫度取決于焊(han)點形成最佳狀态(tai)所需要的溫度，這(zhe)裏是指焊料熔液(yè)的溫度，往往實際(jì)溫度與計算機設(shè)置的溫度有些偏(pian)差，焊接之前，必須(xū)進行實際測量。用(yong)校準的溫度計或(huo)電子溫度計測量(liang)錫槽各點溫度。按(àn)實際溫度值修改(gai)計算機設置的參(can)數。當基本達到設(she)計溫度時，空載運(yùn)行4分鍾，使溫度分(fèn)布均勻後，再進行(háng)焊接。
   以上兩個方(fāng)面的溫度設置範(fan)圍及實際應用的(de)參數見表3。

   表3溫度(dù)調節範圍及采用(yong)實例
    環境溫度對(dui)波峰焊接的影響(xiǎng)
    當環境 溫度發生(shēng)較大的變化時，PCB預(yù)熱的工藝溫度随(suí)之上下浮動，焊接(jie)效果立即會發生(shēng)變化。如果變化量(liàng)太大以至于 預熱(re) 的工藝溫度超過(guò)極限值，會造 成焊(hàn)點無法形成、虛焊(han)、焊層太厚或太薄(báo)、 橋連等不良現象(xiàng)。由圖2可見環境 、溫(wēn)度對預熱工藝溫(wēn)度一時間曲線的(de)影響。

   波峰高度和(hé)壓錫深度對焊接(jiē)的影響
   波峰高度(dù)是指波棱到 波峰(feng)頂點的距離，波峰(feng)過高或過低會影(yǐng)響被焊件與波峰(feng)的接觸狀況，波峰(fēng)高度調節範圍是(shì)在0~99%之間，實際對應(ying)高度約爲0~10mm。99%對應爲(wei)機器的最大容限(xiàn)。實際選用波峰高(gāo)設爲7mm左右。
壓錫深(shēn)度是指被 焊印 制(zhì)闆浸 入焊錫的深(shēn) 度，一般壓錫深度(dù)爲闆厚的1/2~3/4.壓錫太(tai)深 容易使焊錫濺(jian)上元件面；壓錫太(tai)淺時，焊錫塗履力(lì)度不夠，則會造 成(cheng)虛焊或漏焊。
   結語(yu)
   雙波峰焊機是科(kē)技含量較高的焊(hàn)接設備，以上的分(fen)析和總結有待于(yu)完善，最佳參數隻(zhī)能在實際工作中(zhōng)不斷總結得到。

   文(wén)章整理：昊瑞電子(zi)--助焊劑 /