时间：2017-06-02 点击： 次 来源：SMT行业头条网 作者：SMT行业头条网 - 小 + 大
波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的，其高温液态锡保持一个斜面，并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象，所以叫"波峰焊"，其主要材料是焊锡条。  波峰焊是指将熔化的软钎焊料铅锡合金经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰亦可通过向焊料池注入氮气来形成使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。根据机器所使用不同几何形状的波峰波峰焊系统可分许多种。 波峰焊流程将元件插入相应的元件孔中 →预涂助焊剂→ 预烘温度90-100℃长度1-1.2m → 波峰焊220-240℃ → 切除多余插件脚 → 检查。 回流焊工艺是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。 波峰焊随着人们对环境保护意识的增强有了新的焊接工艺。以前的是采用锡铅合金但是铅是重金属对人体有很大的伤害。于是现在有了无铅工艺的产生。它采用了*锡银铜合金*和特殊的助焊剂且焊接温度的要求更高的预热温度还要说一点在PCB板过焊接区后要设立一个冷却区工作站这一方面是为了防止热冲击另一方面如果有ICT的话会对检测有影响。 在大多数不需要小型化的产品上仍然在使用穿孔TH或混和技术线路板比如电视机、家庭音像设备以及数字机顶盒等仍然都在用穿孔元件因此需要用到波峰焊。从工艺角度上看波峰焊机器只能提供很少一点最基本的设备运行参数调整。 桥接技术 在各种机器类型里，还有很多先进的补充选项。 比如Speedline ELECTROVERT提供了一个获得专利的热风刀去桥接技术，用来去除桥接以及做焊点的无损受力测试。风刀位于焊槽的出口处，以与水平呈40°到90°的角度向焊点射出0.4572mm窄的热风。它可以使所有在第一次由于留有空气使得焊接不够好的穿孔焊点重新填注焊锡，而不会影响到正常的焊点。但是必须要注意，要使焊点质量得到显著的提升，并不需要在波峰焊设备上设定更多的选项。而且对所有生产设备而言，检查每个工程数据的真实准确性也是很重要的，最好的方法是在购买前用机器先运行一下板子。 生产工艺 线路板通过传送带进入波峰焊机以后会经过某个形式的助焊剂涂 敷装置在这里助焊剂利用波峰、发泡或喷射的方法涂敷到线路板上。由于大多数助焊剂在焊接时必须要达到并保持一个活化温度来保证焊点的完全浸润因此线路板在进入波峰槽前要先经过一个预热区。助焊剂涂敷之后的预热可以逐渐提升PCB的温度并使助焊剂活化这个过程还能减小组装件进入波峰时产生的热冲击。它还可以用来蒸发掉所有可能吸收的潮气或稀释助焊剂的载体溶剂如果这些东西不被去除的话它们会在过波峰时沸腾并造成焊锡溅射或者产生蒸汽留在焊锡里面形成中空的焊点或砂眼。波峰焊机预热段的长度由产量和传送带速度来决定产量越高为使板子达到所需的浸润温度就需要更长的预热区。另外由于双面板和多层板的热容量较大因此它们比单面板需要更高的预热温度。 目前波峰焊机基本上采用热辐射方式进行预热最常用的波峰焊预热方法有强制热风对流、电热板对流、电热棒加热及红外加热等。在这些方法中强制热风对流通常被认为是大多数工艺里波峰焊机最有效的热量传递方法。在预热之后线路板用单波λ波或双波扰流波和λ波方式进行焊接。对穿孔式元件来讲单波就足够了线路板进入波峰时焊锡流动的方向和板子的行进方向相反可在元件引脚周围产生涡流。这就象是一种洗刷将上面所有助焊剂和氧化膜的残余物去除在焊点到达浸润温度时形成浸润。 对于混和技术组装件一般在λ波前还采用了扰流波。这种波比较窄扰动时带有较高的垂直压力可使焊锡很好地渗入到安放紧凑的引脚和表面安装元件SMD焊盘之间然后用λ波完成焊点的成形。在对未来的设备和供应商作任何评定之前需要确定用波峰进行焊接的板子的所有技术规格因为这些可以决定所需机器的性能。 几种典型工艺流程 A11 单机式波峰焊工艺流程 a 元器件引线成型一印制板贴阻焊胶带视需要———插装元器件———印制板装入焊机夹具———涂覆助焊剂———预热———波峰焊———冷却———取下印制板———撕掉阻焊胶带—二—检验———辛L焊———清洗———检验———放入专用运输箱 印制板贴阻焊胶带———装入模板———插装元器件———吸塑———切脚———从模板上取下印制板———印制板装焊机夹具———涂覆助焊剂———预热———波峰焊———冷却———取下印制板———撕掉吸塑薄膜和阻焊胶带———检验———补焊———清洗——检验———放入专用运输箱。 A12 联机式波峰焊工艺流程 将印制板装在焊机的夹具上———人工插装元器件———涂覆助焊剂———预热———浸焊———冷去口———切脚———刷切脚屑———喷涂助焊剂———预热———波峰焊———冷却———清洗———印制板脱离焊机—一检验———补焊———清洗———检验———放入专用运输箱。 附录B B1 波峰焊机基本操作规程 B11 准备工作 a 检查波峰焊机配用的通风设备是否良好 检查波峰焊机定时开关是否良好 c检查锡槽温度指示器是否正常。 方法进行温度指示器上下调节然后用温度计测量锡槽液面下10—15 mm处的温度判断温度是否随其变化 d 检查预热器系统是否正常。 方法打开预热器开关检查其是否升温且温度是否正常 e检查切脚刀的工作情况。 方法根据印制板的厚度与所留元件引线的长度调整刀片的高低然后将刀片架拧紧且平稳开机目测刀片的旋转情况最后检查保险装置有无失灵 f 检查助焊剂容器压缩空气的供给是否正常 方法倒入助焊剂调好进气阀开机后助焊剂发泡使用试样印制板将泡沫调到板厚的1/2处再镇紧眼压阀待正式操作时不再动此阀只开进气开关即可 g待以上程序全部正常后方可将所需的各种工艺参数预置到设备的有关位置上。 B1.2 操作规则 a波峰焊机要选派12名经过培训的专职工作人员进行操作管理并能进行一般性的维修保养 开机前操作人员需配戴粗纱手套拿棉纱将设备擦干净并向注油孔内注入适量润滑油 c操作人员需配戴橡胶防腐手套清除锡槽及焊剂槽周围的废物和污物 d操作间内设备周围不得存放汽油、酒精、棉纱等易燃物品 e焊机运行时操作人员要配戴防毒口罩同时要配戴耐热耐燃手套进行操作 f非工作人员不得随便进入波峰焊操作间 g工作场所不允许吸烟吃食物 h进行插装工作时要穿戴工作帽、鞋及工作服。 B2单机式波峰焊的操作过程 B2.1 打开通风开关。 B2.2 开机 a接通电源 接通焊锡槽加热器 c 打开发泡喷涂器的进气开关 d焊料温度达到规定数据时检查锡液面若锡液面太低要及时添加焊料 e开启波峰焊气泵开关用装有印制板的专用夹具来调整压锡深度 f 清除锡面残余氧化物在锡面干净后添加防氧化剂 g检查助焊剂如果液面过低需加适量助焊剂 h检查调整助焊剂密度符合要求 i检查助焊剂发泡层是否良好 j 打开预热器温度开关调到所需温度位置 k调节传动导轨的角度 l开通传送机开关并调节速度到需要的数值 m开通冷却风扇 将焊接夹具装入导轨 o 印制板装入夹具板四周贴紧夹具槽力度适中然后把夹具放到传送导轨的始端 焊接运行前由专人将倾斜的元件扶正并验证所扶正的元件正误 q 高大元器件一定在焊前采取加固措施将其固定在印制板上。 B3 联机式波峰焊机操作过程 B3.1 按B2章中B21及B22中a—k的程序进行操作。 B3.2 继续本机的操作 a. 插件工人按要求配戴细纱手套。若有静电敏感器件要配戴导电腕带插件工应坚持在工位前等设备运行 . 根据实际情况调整运送速度使其与焊接速度相匹配 c.开通冷却风机 d. 开通切脚机 e. 将夹具放在导轨上将其调至所需焊接印制板的尺寸 f. 执行B22中P和q项 g. 待程序全部完成后则可打开波峰焊机行程开关和焊接运行开关进行插装和焊接。 B4 焊后操作 a关闭气源 关闭预热器开关 c关闭切脚机开关关闭清洗机开关 d调整运送速度为零关闭传送开关 e关闭总电源开关 f 将冷却后的助焊剂取出经过滤后达到指标仍可继续使用将容器及喷涂口擦洗干净 g将波峰焊机及夹具清洗干净。 B5 焊接过程中的管理 a操作人必须坚守岗位随时检查设备的运转情况 操作人要检查焊板的质量情况如焊点出现导常情况如一块板虚焊点超过百分之二应立即停机检查 c及时准确做好设备运转的原始记录及焊点质量的具体数据记录 焊完的印制板要分别插入专用运输箱内相互不得碰压更不允许堆放如有静电敏感元件一定要使用防静电运输箱。 不良分析 折叠焊后PCB板面残留多板子脏 ⒈FLUX固含量高不挥发物太多。 ⒉焊接前未预热或预热温度过低浸焊时时间太短。 ⒊走板速度太快FLUX未能充分挥发。 ⒋锡炉温度不够。 ⒌锡炉中杂质太多或锡的度数低。 ⒍加了防氧化剂或防氧化油造成的。 ⒎助焊剂涂布太多。 ⒏PCB上扦座或开放性元件太多没有上预热。 ⒐元件脚和板孔不成比例孔太大使助焊剂上升。 ⒑PCB本身有预涂松香。 ⒒在搪锡工艺中FLUX润湿性过强。 12.PCB工艺问题过孔太少造成FLUX挥发不畅。 ⒔手浸时PCB入锡液角度不对。 14FLUX使用过程中较长时间未添加稀释剂。 折叠着火 ⒈助焊剂闪点太低未加阻燃剂。 2.没有风刀造成助焊剂涂布量过多预热时滴到加热管上。 ⒊风刀的角度不对使助焊剂在PCB上涂布不均匀。 ⒋PCB上胶条太多把胶条引燃了。 ⒌PCB上助焊剂太多往下滴到加热管上。 ⒍走板速度太快FLUX未完全挥发FLUX滴下或太慢造成板面热温度 ⒎预热温度太高。 ⒏工艺问题PCB板材不好发热管与PCB距离太近。 折叠腐蚀 元器件发绿焊点发黑 ⒈ 铜与FLUX起化学反应形成绿色的铜的化合物。 ⒉ 铅锡与FLUX起化学反应形成黑色的铅锡的化合物。 ⒊ 预热不充分预热温度低走板速度快造成FLUX残留多 4残留物发生吸水现象水溶物电导率未达标 5用了需要清洗的FLUX焊完后未清洗或未及时清洗。 6FLUX活性太强。 7电子元器件与FLUX中活性物质反应。 折叠连电漏电 绝缘性不好 ⒈ FLUX在板上成离子残留或FLUX残留吸水吸水导电。 ⒉ PCB设计不合理布线太近等。 ⒊ PCB阻焊膜质量不好容易导电。 折叠漏焊虚焊连焊 ⒈ FLUX活性不够。 ⒉ FLUX的润湿性不够。 ⒊ FLUX涂布的量太少。 ⒋ FLUX涂布的不均匀。 ⒌ PCB区域性涂不上FLUX。 ⒍ PCB区域性没有沾锡。 ⒎ 部分焊盘或焊脚氧化严重。 ⒏ PCB布线不合理元零件分布不合理。 ⒐ 走板方向不对。 ⒑ 锡含量不够或铜超标[杂质超标造成锡液熔点液相线升高] ⒒ 发泡管堵塞发泡不均匀造成FLUX在PCB上涂布不均匀。 ⒓ 风刀设置不合理FLUX未吹匀。 ⒔ 走板速度和预热配合不好。 ⒕ 手浸锡时操作方法不当。 ⒖ 链条倾角不合理。 ⒗ 波峰不平。 折叠焊点太亮或焊点不亮 ⒈ FLUX的问题A .可通过改变其中添加剂改变FLUX选型问题 B. FLUX微腐蚀。 ⒉ 锡不好如锡含量太低等。 折叠短路 ⒈ 锡液造成短路 A、发生了连焊但未检出。 B、锡液未达到正常工作温度焊点间有“锡丝”搭桥。 C、焊点间有细微锡珠搭桥。 D、发生了连焊即架桥。 2、FLUX的问题 A、FLUX的活性低润湿性差造成焊点间连锡。 B、FLUX的绝阻抗不够造成焊点间通短。 3、 PCB的问题如PCB本身阻焊膜脱落造成短路 折叠烟大味大 ⒈FLUX本身的问题 A、树脂如果用普通树脂烟气较大 B、溶剂这里指FLUX所用溶剂的气味或刺激性气味可能较大 C、活化剂烟雾大、且有刺激性气味 ⒉排风系统不完善、飞溅、锡珠 1、 助焊剂 A、FLUX中的水含量较大或超标 B、FLUX中有高沸点成份经预热后未能充分挥发 2、 工 艺 A、预热温度低FLUX溶剂未完全挥发 B、走板速度快未达到预热效果 C、链条倾角不好锡液与PCB间有气泡气泡爆裂后产生锡珠 D、FLUX涂布的量太大没有风刀或风刀不好 E、手浸锡时操作方法不当 F、工作环境潮湿 3、PCB板的问题 A、板面潮湿未经完全预热或有水分产生 B、PCB跑气的孔设计不合理造成PCB与锡液间窝气 C、PCB设计不合理零件脚太密集造成窝气 D、PCB贯穿孔不良 折叠上锡不好焊点不饱满 ⒈ FLUX的润湿性差 ⒉ FLUX的活性较弱 ⒊ 润湿或活化的温度较低、泛围过小 ⒋ 使用的是双波峰工艺一次过锡时FLUX中的有效分已完全挥发 ⒌ 预热温度过高使活化剂提前激发活性待过锡波时已没活性或活性已很弱 ⒍ 走板速度过慢使预热温度过高 " ⒎ FLUX涂布的不均匀。 ⒏ 焊盘元器件脚氧化严重造成吃锡不良 ⒐ FLUX涂布太少;未能使PCB焊盘及元件脚完全浸润 10.PCB设计不合理;造成元器件在PCB上的排布不合理影响了部分元器件的上锡 FLUX发泡不好 1、FLUX的选型不对 2、 发泡管孔过大(一般来讲免洗FLUX的发泡管管孔较小树脂FLUX的发泡管孔较大) 3、 发泡槽的发泡区域过大 4、 气泵气压太低 5、 发泡管有管孔漏气或堵塞气孔的状况造成发泡不均匀 6、 稀释剂添加过多 发泡太多 1、 气压太高 2、 发泡区域太小 3、 助焊槽中FLUX添加过多 4、 未及时添加稀释剂造成FLUX浓度过高 FLUX变色 (有些无透明的FLUX中添加了少许感光型添加剂此类添 加剂遇光后变色但不影响FLUX的焊接效果及性能) 脱落、剥离或起泡 1、 80%以上的原因是PCB制造过程中出的问题 A、清洗不干净 B、劣质阻焊膜、 C、PCB板材与阻焊膜不匹配 D、钻孔中有脏东西进入阻焊膜 E、热风整平时过锡次数太多 2、FLUX中的一些添加剂能够破坏阻焊膜 3、锡液温度或预热温度过高 4、焊接时次数过多 5、手浸锡操作时PCB在锡液表面停留时间过长 高频下电信号改变 1、FLUX的绝缘电阻低绝缘性不好 2、残留不均匀绝缘电阻分布不均匀在电路上能够形成电容或电阻。 3、FLUX的水萃取率不合格 4、以上问题用于清洗工艺时可能不会发生(或通过清洗可解决此状况) 避免缺陷 随着目前元器件变得越来越小而PCB越来越密在焊点之间发生桥连和短路的可能性也因此有所增加。但已有了一些行之有效的方法可用来解决这种问题其中一种方法是采用风刀技术。这是在PCB离开波峰时用一个风刀向熔化的焊点吹出一束热空气或氮气这种和PCB一样宽的风刀可以在整个PCB宽度上进行完全质量检查消除桥连或短路并减少运行成本。还有可能发生的其它缺陷包括虚焊或漏焊也称为开路如果助焊剂没有涂在PCB上时就会形成。如果助焊剂不够或预热阶段运行不正确的话则会造成顶面浸润不良。尽管焊接桥连或短路可在焊后测试时发现但要知道虚焊会在焊后的质量检查时测试合格而在以后的使用中出现问题。使用中出现问题会严重影响制定的最低利润指标不仅仅是因为作现场更换时会产生的费用而且由于客户发现到了质量问题因而对今后的销售也会有影响。 在[1]波峰焊接阶段PCB必须要浸入波峰中将焊料涂敷在焊点上因此波峰的高度控制就是一个很重要的参数。可以在波峰上附加一个闭环控制使波峰的高度保持不变将一个感应器安装在波峰上面的传送链导轨上测量波峰相对于PCB的高度然后用加快或降低锡泵速度来保持正确的浸锡高度。锡渣的堆积对波峰焊接是有害的。如果在锡槽里聚集有锡渣则锡渣进入波峰里面的可能性会增加。可以通过设计锡泵系统来避免这种问题使其从锡槽的底部而不是锡渣聚集的顶部抽取锡。采用惰性气体也可减少锡渣并节省费用。 惰性焊接 氮气焊接可以减少锡渣节省成本但是用户必须要承担氮气的费用以及输送系统的先期投资。通常需要折衷考虑上述两个方面的因素因此必须确定减少维护以及由于焊点浸润更好因而缺陷率降低所节省下来的成本。另外也可以采用低残余物工艺此时会有一些助焊剂残余物留在板子上而根据产品或客户的要求这些残余物是可以接受的。像合约制造商这样的用户对于所焊接的产品设计不会有一个总的控制因此他们要寻求更宽的工艺范围这可以通过采用有腐蚀性的助焊剂然后进行清洗的方法来达到。虽然会有一个初始设备投资但在大多数情况下这是一个成本最低的方法因为从生产线下来的都是高质量而又无需返工的产品。 生产率 许多用户使用自动化在线式设备一周七天地进行制造和组装。因此生产率的问题比以前更为重要所有设备都必须要有尽可能高的正常运行时间。在选择波峰焊设备时必须要考虑各个系统的MTBF(平均无故障时间)及其MTTR(平均修理时间)。如果一个系统采用了可以抬起的面板、可折起的后门以及完全操纵台式检修门而具有较高的易维护性就可达到较低的MTTR。类似地考虑一下减少焊锡模块的维护和减少助焊剂涂敷装置的维护也可以取得较短的维护时间。 焊接方法 波峰焊方法或工艺的采用取决于产品的复杂程度以及产量如果要做复杂的产品以及产量很高可以考虑用氮气工艺比如CoN▼2▼Tour波峰来减少锡渣并提高焊点的浸润性。如果使用一台中型的机器其工艺可以分为氮气工艺和空气工艺。用户仍然可以在空气环境下处理复杂的板子在这种情况下可根据客户的要求使用腐蚀性助焊剂在焊接后再进行清洗或者使用低固态助焊剂。 桥接技术 在各种机器类型里还有很多先进的补充选项。比如Speedline ELECTROVERT提供了一个获得专利的热风刀去桥接技术用来去除桥接以及做焊点的无损受力测试。风刀位于焊槽的出口处以与水平呈40°到90°的角度向焊点射出0.4572mm窄的热风。它可以使所有在第一次由于留有空气使得焊接不够好的穿孔焊点重新填注焊锡而不会影响到正常的焊点。但是必须要注意要使焊点质量得到显著的提升并不需要在波峰焊设备上设定更多的选项。而且对所有生产设备而言检查每个工程数据的真实准确性也是很重要的最好的方法是在购买前用机器先运行一下板子。
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