雙波峰(feng)焊機現(xian)場使用(yong)及技術(shù)分析

   本文主(zhǔ)要叙述(shu)了有關(guan)波峰焊(han)機在操(cāo)作過程(cheng)中的必(bi)要條件(jian)，對關鍵(jian)技術方(fang)面進行(hang)了相應(ying)的分析(xī)。圍繞如(ru)何用好(hǎo) 波峰焊(han)機，充分(fèn)發揮其(qí)内在的(de)潛力，提(ti)出一些(xie)見解。
                       引(yǐn)言
   當今(jin)世界，電(dian)子技術(shù)已擺在(zài)現代戰(zhàn)争的前(qián)沿陣地(di)，任何先(xiān)進的武(wu)器都是(shì)以先進(jin)的電子(zǐ)技術作(zuò)爲支撐(chēng)。爲适應(yīng)水上、水(shui)下艦艇(ting)所處的(de)各種惡(e)劣的環(huan)境 ，對于(yu)電氣設(shè)施的可(ke)靠性提(tí) 出了更(geng)高的要(yào)求。爲滿(man)足這一(yi)要求，緻(zhì)力于電(dian)氣硬件(jiàn)質 量的(de)持續提(tí)高，我們(men)從瑞士(shì)引進一(yī)台 EPM-CDX-400型雙(shuang)波峰焊(han)機。如何(hé)用好這(zhè)台設備(bèi)，使其各(gè)方面參(cān)數達到(dào)最佳狀(zhuang)态，是現(xian)代技術(shu)工藝的(de)一道新(xin)課題。
     焊(han)接基本(běn)條件的(de)要求
   ●助(zhù)焊劑：助(zhu)焊劑有(you)多種，但(dàn)無論選(xuan)用哪種(zhong)類型，其(qí)密度D必(bì)須控制(zhì)在0.82~0.86g/cm3之間(jian)。我們選(xuǎn)用的是(shì)免清洗(xi)樹脂型(xíng)助焊劑(ji)。該助焊(hàn)劑除免(mian)清洗功(gong)能外，具(ju)有較好(hǎo)的可溶(róng)性，稀釋(shi)劑容易(yi)揮發。還(hái)能迅速(su)清除印(yìn)制闆表(biǎo)面的氧(yang)化物并(bìng)防止二(er)次氧化(hua)，降低焊(hàn)料表面(miàn)張力， 提(tí)高焊接(jie)性能。
   ●焊(han)料：波峰(fēng)焊機采(cai)用的焊(hàn)料必須(xū)要求較(jiao)高的純(chún)度，金屬(shǔ)錫的含(hán)量要求(qiú)爲63%。對其(qí)它雜質(zhi)具有嚴(yan) 格的限(xian)制，否則(zé)對焊接(jie)質量有(you)較大的(de)影響。<<電(dian)子行業(ye)工藝标(biāo)準彙編(bian)>>中對其(qi)它雜質(zhi)的容限(xiàn)及對焊(han)點的質(zhì)量影響(xiang)作了如(rú)表1所示(shi)的技術(shu)分析。

表(biǎo)1焊料雜(za)質容限(xiàn)及對焊(han)接質量(liàng)的影響(xiǎng)
   在每天(tiān)用機8小(xiao)時以上(shàng)的情況(kuàng)下，要求(qiu)每隔一(yī)定的周(zhou)期，對錫(xī)槽内的(de)焊料進(jìn)行化學(xue)或光譜(pu)分析，不(bú)符合要(yào)求時要(yào)進行更(geng)換。
   ●印制(zhi)電路闆(pan)：選用印(yìn)制闆材(cái)料時，應(yīng)當考慮(lǜ)材料的(de)轉化溫(wēn)度、熱膨(péng)脹系數(shu)、熱傳導(dao)性、抗張(zhāng)模數、介(jie)電常數(shù)、體積電(diàn)阻率、表(biǎo)面電阻(zu)率、吸濕(shī)性等因(yīn)素。常用(yòng)是的環(huán)氧樹脂(zhi)玻璃布(bu)制成的(de)印制闆(pǎn)，其各方(fang)面的參(cān)數可達(da)到有關(guan)規定的(de)要求。我(wo)們對印(yìn)制闆的(de)物理變(bian)形作了(le)相應的(de)分析，厚(hòu)度爲1.6mm的(de)印制闆(pan)，長度100mm，翹(qiao)曲度必(bi)須小于(yu)0.5mm。因爲翹(qiao)曲度過(guò)大，壓錫(xī)深度則(zé)不 能保(bǎo)證一緻(zhì)，導緻焊(hàn)點的均(jun)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(wú)論是賀(he)形還是(shì)矩形焊(han)盤，與其(qí)相連的(de)印線必(bì)須小于(yu)焊盤直(zhi)徑或寬(kuān)度，若要(yào)與較大(da)面的導(dǎo)電區，如(ru)地、電源(yuán)等平面(mian)相連時(shi)，可通過(guò)較短的(de)印制導(dao)線達到(dao)熱隔離(li)，見圖1焊(hàn)盤的正(zheng)确設計(jì)。

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

   表(biǎo)2傳送速(su)度調節(jiē)範圍
   注(zhù)：要求印(yin)制闆上(shàng)沒有特(tè)殊的元(yuan)器件(如(rú)：散熱器(qi)或者加(jia)固冷闆(pan))
傳送速(su)度v可按(an)下式進(jin)行計算(suan)：v=L/t(m/min)
式中：L—總(zong)行程，從(cóng)進入預(yù)熱區的(de)始端至(zhì)第一波(bo)峰的長(zhang)度;
t—傳送(sòng)時間，min;
V—傳(chuan)送速度(du)，m/min
   ●溫度控(kòng)制：
   1 預熱(re)溫度：印(yìn)制闆在(zai)焊接前(qian)，必須達(dá)到 設定(ding)的工藝(yì)溫度。用(yòng)電子溫(wēn)度計固(gù)定在印(yin)制闆的(de)底面，當(dāng)印制闆(pǎn)運行到(dao)達第一(yi)波峰時(shí)，可讀出(chu)印制闆(pan)底面的(de)實際溫(wēn)度，然後(hòu)通過計(ji)算機進(jin)行修正(zhèng)。預熱速(su)率可通(tong)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(yu)熱起始(shi)點至 第(di)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(yù)熱速率(lǜ)爲線性(xing)值。當有(you)些元器(qì)件的耐(nai)溫曲線(xian)呈非線(xian)性值時(shí)，根據需(xū)要，可通(tōng)過計算(suan)機軟件(jian)設置八(bā)組輻射(she)燈管相(xiàng)應的發(fa)射功率(lü) 。
  2焊接溫(wen)度：波峰(feng)焊接溫(wēn)度取決(jué)于焊點(diǎn)形成最(zui)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(wǎng)往實際(jì)溫度與(yǔ)計算機(jī)設置的(de)溫度有(you)些偏差(chà)，焊接之(zhi)前，必須(xū)進行實(shi)際測量(liàng)。用校準(zhun)的溫度(dù)計或電(dian)子溫度(du)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(jī)本達到(dào)設計溫(wēn)度時，空(kong)載運行(hang)4分鍾，使(shǐ)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(dù)設置範(fan)圍及實(shi)際應用(yong)的參數(shu)見表3。

   表(biǎo)3溫度調(diao)節範圍(wéi)及采用(yòng)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(sheng)較大的(de)變化時(shí)，PCB預熱的(de)工藝溫(wēn)度随之(zhī)上下浮(fu)動，焊接(jiē)效果立(li)即會發(fa)生變化(hua)。如果變(bian)化量太(tai)大以至(zhi)于 預熱(rè) 的工藝(yì)溫度超(chao)過極限(xiàn)值，會造(zao) 成焊點(dian)無法形(xing)成、虛焊(han)、焊層太(tài)厚或太(tài)薄、 橋連(lián)等不良(liáng)現象。由(you)圖2可見(jiàn)環境 、溫(wēn)度對預(yù)熱工藝(yì)溫度一(yi)時間曲(qu)線的影(yǐng)響。

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

   文章(zhang)整理：昊(hao)瑞電子(zǐ)--助焊劑(jì) /