雙(shuang)波峰焊機(ji)現場使用(yong)及技術分(fèn)析

   本(běn)文主要叙(xù)述了有關(guān)波峰焊機(jī)在操作過(guo)程中的必(bi)要條件，對(dui)關鍵技術(shu)方面進行(háng)了相應的(de)分析。圍繞(rao)如何用好(hǎo) 波峰焊機(ji)，充分發揮(hui)其内在的(de)潛力，提出(chu)一些見解(jie)。
                       引言
   當今(jīn)世界，電子(zǐ)技術已擺(bai)在現代戰(zhàn)争的前沿(yan)陣地，任何(he)先進的武(wǔ)器都是以(yǐ)先進的電(diàn)子技術作(zuò)爲支撐。爲(wèi)适應水上(shàng)、水下艦艇(tǐng)所處的各(gè)種惡劣的(de)環境 ，對于(yú)電氣設施(shī)的可靠性(xìng)提 出了更(gèng)高的要求(qiu)。爲滿足這(zhè)一要求，緻(zhi)力于電氣(qi)硬件質 量(liàng)的持續提(ti)高，我們從(cóng)瑞士引進(jin)一台 EPM-CDX-400型雙(shuang)波峰焊機(jī)。如何用好(hao)這台設備(bei)，使其各方(fang)面參數達(dá)到最佳狀(zhuàng)态，是現代(dai)技術工藝(yi)的一道新(xin)課題。
     焊接(jiē)基本條件(jian)的要求
   ●助(zhu)焊劑：助焊(hàn)劑有多種(zhong)，但無論選(xuǎn)用哪種類(lèi)型，其密度(dù)D必須控制(zhì)在0.82~0.86g/cm3之間。我(wǒ)們選用的(de)是免清洗(xi)樹脂型助(zhu)焊劑。該助(zhu)焊劑除免(miǎn)清洗功能(neng)外，具有較(jiào)好的可溶(róng)性，稀釋劑(ji)容易揮發(fā)。還能迅速(sù)清除印制(zhi)闆表面的(de)氧化物并(bìng)防止二次(ci)氧化，降低(dī)焊料表面(miàn)張力， 提高(gao)焊接性能(neng)。
   ●焊料：波峰(feng)焊機采用(yong)的焊料必(bì)須要求較(jiao)高的純度(du)，金屬錫的(de)含量要求(qiu)爲63%。對其它(tā)雜質具有(yǒu)嚴 格的限(xiàn)制，否則對(dui)焊接質量(liàng)有較大的(de)影響。<<電子(zi)行業工藝(yi)标準彙編(bian)>>中對其它(ta)雜質的容(róng)限及對焊(hàn)點的質量(liàng)影響作了(le)如表1所示(shì)的技術分(fèn)析。

表1焊料(liào)雜質容限(xian)及對焊接(jie)質量的影(ying)響
   在每天(tian)用機8小時(shi)以上的情(qíng)況下，要求(qiú)每隔一定(ding)的周期，對(duì)錫槽内的(de)焊料進行(hang)化學或光(guāng)譜分析，不(bu)符合要求(qiu)時要進行(hang)更換。
   ●印制(zhi)電路闆：選(xuan)用印制闆(pǎn)材料時，應(yīng)當考慮材(cái)料的轉化(hua)溫度、熱膨(peng)脹系數、熱(rè)傳導性、抗(kàng)張模數、介(jie)電常數、體(ti)積電阻率(lǜ)、表面電阻(zǔ)率、吸濕性(xìng)等因素。常(chang)用是的環(huán)氧樹脂玻(bō)璃布制成(cheng)的印制闆(pǎn)，其各方面(mian)的參數可(kě)達到有關(guān)規定的要(yào)求。我們對(duì)印制闆的(de)物理變形(xing)作了相應(yīng)的分析，厚(hòu)度爲1.6mm的印(yìn)制闆，長度(du)100mm，翹曲度必(bi)須小于0.5mm。因(yīn)爲翹曲度(du)過大，壓錫(xi)深度則不(bu) 能保證一(yi)緻，導緻焊(han)點的均勻(yún)度差。
   ●焊盤(pán)：焊盤設計(jì)時應考慮(lü)熱傳導性(xing)的影響，無(wú)論是賀形(xíng)還是矩形(xíng)焊盤，與其(qi)相連的印(yìn)線必須小(xiao)于焊盤直(zhí)徑或寬度(dù)，若要與較(jiào)大面的導(dao)電區，如地(di)、電源等平(ping)面相連時(shí)，可通過較(jiào)短的印制(zhi)導線達到(dào)熱隔離，見(jiàn)圖1焊盤的(de)正确設計(ji)。

   ●阻焊劑膜(mó)：在塗敷阻(zǔ)焊劑的工(gōng)藝過程中(zhōng)，應考慮阻(zǔ)焊劑的塗(tu)敷精度，焊(han)盤的邊緣(yuan)應當光滑(huá)，該暴露的(de)部位不可(kě)粘附阻焊(hàn)劑。
   ●運輸和(he)儲存：加工(gōng)完成的印(yìn)制闆，在運(yun)輸和儲存(cun)過程中，應(yīng)當使用防(fáng)振塑料袋(dai)抽真空包(bāo)裝 ，預防焊(hàn)盤二次氧(yǎng)化和其它(tā)的污染。當(dāng)更高技術(shù)要求時，也(yě)可進行蕩(dàng)金處理，或(huo)者進行焊(hàn)料塗鍍的(de)工藝處理(li)。
   元器件的(de)要求
   ●可焊(han)性：用于波(bō)峰焊接組(zu)裝的元器(qi)件引線應(yīng)有較好的(de)可焊性。可(kě)焊性的量(liàng)化可采用(yòng)潤濕稱量(liàng)法進行試(shi)驗，對于試(shi)驗結果用(yòng)潤濕系數(shu)進行評定(ding)，潤濕系數(shù)按下式進(jin)行計算：Ơ=地(di)F/T
式中：Ơ—潤濕(shī)系數，ŲN/S；
F—潤濕(shī)力，ŲN；
T—潤濕時(shi)間，S。
  由止式(shi)可以看出(chu)，潤濕時間(jian)T越短，則可(ke)焊性越好(hǎo)。潤濕稱量(liang)法是精度(dù)較高的計(jì)量方法，但(dan)需要較複(fu)雜的儀器(qi)設備。如果(guo)試驗條件(jian)不具備，可(ke)選用焊球(qiú)法進行試(shi)驗，簡單易(yì)行。
   有些元(yuan)器件的引(yǐn)線選用的(de)材料潤濕(shi)系數很低(dī)，爲增加其(qí)可焊性，必(bì)須對這些(xiē)元器引線(xiàn)或焊煓進(jin)行處理并(bìng)塗鍍焊料(liao)層，焊料塗(tú)鍍層厚度(du)應大于8ŲM,，要(yào)求表面光(guāng)亮，無氧化(hua)雜質及油(yóu)漬污染。
   ●元(yuan)器件本身(shēn)的耐溫能(néng)力：采用波(bō)峰焊接技(jì)術的元器(qi)件，必須要(yào)考慮元件(jiàn)本身的 耐(nai)溫能力，必(bi)須能耐受(shou)2600C/10S。對于無耐(nài)溫能力的(de)元器應剔(ti)除。
技術條(tiao)件要求
  上(shang)述的保障(zhàng)條件，隻是(shi)具備了焊(han)接基礎，要(yao)焊接出高(gao)質量的印(yin)制闆，重要(yao)的是技術(shu)參數的設(she)置，以及怎(zěn)樣使這些(xiē)技術參數(shù)達到最佳(jia)值，使焊點(dian)不出現漏(lou)焊、虛焊、橋(qiáo)連、針孔、氣(qì)泡、裂紋、挂(guà)錫、拉尖等(deng)現象，設置(zhì)參數應通(tōng)過試驗和(he)分析對比(bi)，從中找出(chu)一組最佳(jiā)參數并記(jì)錄在案。以(yi)後再 遇到(dào) 類似的輸(shū)入條件時(shi)就可以直(zhi)接按那組(zu)成熟的參(cān)數設置而(ér)不必再去(qù)進行試驗(yàn)。
   ●助焊劑 流(liú)量控制：調(diao)節助焊劑(ji) 的流量，霧(wù)化顆粒及(ji)噴漈均勻(yun)度可用一(yi)張白紙進(jin)行試驗，目(mu)測助焊劑(ji) 噴塗在白(bai)紙上的分(fèn)布情況，通(tōng)過計算機(jī)軟件設置(zhi)參數，再用(yòng)調節器配(pèi)合調節，直(zhí)到理想狀(zhuàng)态爲止。通(tōng)常闆厚爲(wei)1.6MM。元器件爲(wei)一般 通孔(kong)器件的情(qíng)況下，設定(ding)流量爲1.8L/H.
   ●傾(qing)斜角的控(kòng)制：傾斜角(jiǎo)是波峰頂(ding)水平面與(yu)傳送到波(bo)峰處的印(yìn)制闆之間(jiān)的夾角。這(zhè)個角度的(de)夾角對于(yu)焊點質量(liàng)緻關重要(yào)。由于地球(qiú)的引力，焊(han)錫從錫槽(cáo)向外流動(dong)起始速度(dù)與流出的(de)錫槽後的(de)自由落體(tǐ)速度不一(yi)緻。如果夾(jia)角調節不(bú)當會導緻(zhì)印制闆與(yǔ)焊錫的接(jiē)觸和分離(lí)的時間不(bú)同，焊錫對(duì)印制闆的(de)浸入力度(du)也不同。爲(wei)避免這些(xie)問題，調節(jie)範圍嚴格(gé)近控制在(zai)6º~10º之間。
   ●傳送(sòng)速度控制(zhi)：控制傳送(song)速度在設(shè)置參數時(shí)應考慮以(yǐ)下諸方面(mian)的因素：
   1助(zhù)焊劑噴塗(tú)厚度：因爲(wèi)助焊劑的(de)流量設定(ding)後，基本上(shang)是一個固(gù)定的參數(shù)。傳送速度(du)的變化會(huì)使噴塗在(zai)印制闆上(shang)的助焊劑(jì)厚度發生(sheng)相應的變(bian)化。
   2預熱效(xiào)果：印制闆(pan)從進入預(yù)熱區到第(di)一波峰這(zhè)段時間裏(lǐ)，印制闆底(di)面的溫度(du)要求能夠(gou)達到 設定(ding)的工藝溫(wen)度。傳送速(sù)度的快慢(man)會影響 預(yù)熱效果。
   3闆(pan)材的厚度(dù)：傳送速度(du)與闆材的(de)厚薄具有(yǒu)相應的關(guān)系，厚闆的(de)傳送速度(du)應比薄 闆(pǎn)稍慢 一點(dian)。
   4單面闆和(hé)雙面闆：單(dān)面闆和雙(shuang)面闆的熱(re) 傳導性不(bu)同，所要求(qiu)的預熱溫(wēn)度也相應(yīng)不同。
   5無件(jiàn)的分布密(mì)度：由于熱(re)傳導的作(zuò)用，印制闆(pan)上元件的(de)分布密度(dù)及元器件(jian)體積的大(dà)小，也 應作(zuò)爲設置傳(chuán) 送速度的(de)重要因素(su)之一國。
   經(jīng)實際操作(zuo)，總結的傳(chuán)送速度參(cān)數調節範(fan)圍見表2。

   表(biao)2傳送速度(du)調節範圍(wéi)
   注：要求印(yin)制闆上沒(mei)有特殊的(de)元器件(如(rú)：散熱器或(huo)者加固冷(leng)闆)
傳送速(su)度v可按下(xià)式進行計(jì)算：v=L/t(m/min)
式中：L—總(zǒng)行程，從進(jin)入預熱區(qu)的始端至(zhi)第一波峰(feng)的長度;
t—傳(chuan)送時間，min;
V—傳(chuan)送速度，m/min
   ●溫(wen)度控制：
   1 預(yù)熱溫度：印(yin)制闆在焊(hàn)接前，必須(xu)達到 設定(ding)的工藝溫(wen)度。用電子(zi)溫度計固(gu)定在印制(zhì)闆的底面(miàn)，當印制闆(pǎn)運行到達(da)第一波峰(fēng)時，可讀出(chū)印制闆底(di)面的實際(ji)溫度，然後(hou)通過計算(suan)機進行修(xiu)正。預熱速(sù)率可通過(guò)下式進行(hang)計算：
∆T=(T1-T2)/t
式中(zhong)：T1—預熱的工(gong)藝溫度；
T2—環(huan)境 溫度；
t—預(yù)熱起始點(diǎn)至 第一波(bo)峰之間的(de)傳送時間(jiān)；
∆T—預熱速率(lǜ)：℃/S.
通常，PCB的預(yu)熱速率爲(wei)線性值。當(dāng)有些元器(qi)件的耐溫(wen)曲線呈非(fei)線性值時(shi)，根據需要(yào)，可通過計(ji)算機軟件(jian)設置八組(zǔ)輻射燈管(guǎn)相應的發(fā)射功率 。
  2焊(han)接溫度：波(bo)峰焊接溫(wēn)度取決于(yú)焊點形成(chéng)最佳狀态(tai)所需要的(de)溫度，這裏(li)是指焊料(liào)熔液的溫(wen)度，往往實(shí)際溫度與(yǔ)計算機設(she)置的溫度(du)有些偏差(cha)，焊接之前(qián)，必須進行(hang)實際測量(liàng)。用校準的(de)溫度計或(huò)電子溫度(dù)計測量錫(xī)槽各點溫(wēn)度。按實際(jì)溫度值修(xiu)改計算機(ji)設置的參(can)數。當基本(běn)達到設計(jì)溫度時，空(kong)載運行4分(fèn)鍾，使溫度(dù)分布均勻(yún)後，再進行(háng)焊接。
   以上(shang)兩個方面(miàn)的溫度設(shè)置範圍及(jí)實際應用(yong)的參數見(jian)表3。

   表3溫度(dù)調節範圍(wei)及采用實(shi)例
    環境溫(wen)度對波峰(feng)焊接的影(yǐng)響
    當環境(jing) 溫度發生(sheng)較大的變(bian)化時，PCB預熱(re)的工藝溫(wen)度随之上(shang)下浮動，焊(hàn)接效果立(li)即會發生(sheng)變化。如果(guo)變化量太(tai)大以至于(yu) 預熱 的工(gōng)藝溫度超(chāo)過極限值(zhí)，會造 成焊(hàn)點無法形(xing)成、虛焊、焊(han)層太厚或(huo)太薄、 橋連(lian)等不良現(xian)象。由圖2可(kě)見環境 、溫(wen)度對預熱(re)工藝溫度(dù)一時間曲(qǔ)線的影響(xiang)。

   波峰高度(du)和壓錫深(shen)度對焊接(jiē)的影響
   波(bo)峰高度是(shi)指波棱到(dào) 波峰頂點(diǎn)的距離，波(bō)峰過高或(huo)過低會影(yǐng)響被焊件(jian)與波峰的(de)接觸狀況(kuàng)，波峰高度(dù)調節範圍(wei)是在0~99%之間(jian)，實際對應(ying)高度約爲(wei)0~10mm。99%對應爲機(jī)器的最大(da)容限。實際(jì)選用波峰(feng)高設爲7mm左(zuo)右。
壓錫深(shen)度是指被(bei) 焊印 制闆(pǎn)浸 入焊錫(xi)的深 度，一(yi)般壓錫深(shēn)度爲闆厚(hòu)的1/2~3/4.壓錫太(tai)深 容易使(shi)焊錫濺上(shang)元件面；壓(yā)錫太淺時(shi)，焊錫塗履(lü)力度不夠(gòu)，則會造 成(chéng)虛焊或漏(lou)焊。
   結語
   雙(shuāng)波峰焊機(ji)是科技含(han)量較高的(de)焊接設備(bèi)，以上的分(fèn)析和總結(jie)有待于完(wán)善，最佳參(cān)數隻能在(zài)實際工作(zuo)中不斷總(zong)結得到。

   文(wén)章整理：昊(hao)瑞電子--助(zhù)焊劑 /