波峰焊是讓插件板的焊接面直接與高溫液態(tài)錫接觸達到焊接目的,其高溫液態(tài)錫保持一個(gè)斜面,并由特殊裝置使液態(tài)錫形成一道道類(lèi)似波浪的現象,所以叫"波峰焊"。
1 軌道水平工作中如果軌道不平行,整套機械傳動(dòng)裝置裝處于傾斜狀態(tài),也就是說(shuō)整套機械運作傾斜。那么由于各處受力不均勻,將使受力大的部位摩擦力變大,從而導致運輸產(chǎn)生抖動(dòng)。嚴重的將可能使傳動(dòng)軸由于扭力過(guò)大而斷裂。另一方面由于錫槽需在水平狀態(tài)下才能保證波峰前后的水平度,這樣又將使PCB在過(guò)波峰時(shí)出現左右吃錫高度不一致的情況。退一步來(lái)講即使在軌道傾斜的狀態(tài)下能使波峰前后高度與軌道匹配,但錫槽肯定會(huì )出現前后端高度不一致,這樣錫波在流出噴口以后受重力影響將會(huì )在錫波表面出現橫流。而運輸抖動(dòng),波峰的不平穩都是焊接不良產(chǎn)生的根本原因。
2 機體水平機器的水平是整臺機器正常工作的基礎,機器的前后水平直接決定軌道的水平,雖然可以通過(guò)調節軌道絲桿架調平軌道,但可能使軌道角度調節絲桿因前后端受力不均勻而導致軌道升降不同步。在此情況下調節角度,最終導致PCB板浸錫的高度不一致而產(chǎn)生焊接不良。
3 錫槽水平錫槽的水平直接影響波峰前后的高度,低的一端波峰高,高的一端波峰較低,同時(shí)也會(huì )改變錫波的流動(dòng) 。軌道水平、機體水平、錫槽水平三者是一個(gè)整體,任何一個(gè)環(huán)節的故障必將影響其它兩個(gè)環(huán)節,最終將影響到整個(gè)爐子的焊板品質(zhì)。對于一些設計簡(jiǎn)單PCB來(lái)講,以上條件影響可能不大,但對于設計復雜的PCB來(lái)講,任何一個(gè)細微的環(huán)節都將會(huì )影響到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。
4 助焊劑它是由揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds)組成,易于揮發(fā),在焊接時(shí)易生成煙霧VOC2,并促進(jìn)地表臭氧的形成,成為地表的污染源。1、作用:a. 獲得無(wú)銹金屬表面,保持被焊面的潔凈狀態(tài);b. 對表面張力的平衡施加影響,減小接觸角,促進(jìn)焊料漫流;c. 輔助熱傳導,浸潤待焊金屬表面。2、類(lèi)型:a. 松香型;以松香酸為基體。b. 免清洗型;固體含量不大于5%,不含鹵素,助焊性擴展應大于80%,免清洗的助焊劑大多采用不含鹵素的活化劑,故其活性相對偏弱一些。免清洗助焊劑的預熱時(shí)間相對要長(cháng)一些,預熱溫度要高一些,這樣利于PCB在進(jìn)入焊料波峰之前活化劑能充分地活化。c. 水溶型;組份在水中溶解度大,活性強,助焊性能好,焊后殘留物易溶于水。
5 導軌寬度導軌的寬度能在***程度上影響到焊接的品質(zhì)。當導軌偏窄時(shí)將可能導致PCB板向下凹,致使整片PCB浸入波峰時(shí)兩邊吃錫少中間吃錫多,易造成IC或排插橋連產(chǎn)生,嚴重的會(huì )夾傷PCB板邊或引起鏈爪行走時(shí)抖動(dòng)。若軌距過(guò)寬,在 助焊劑時(shí)將造成PCB板顫動(dòng),引起PCB板面的元器件晃動(dòng)而錯位(AI插件除外)。另一方面當PCB穿過(guò)波峰時(shí),由于PCB處于松弛狀態(tài),波峰產(chǎn)生的浮力將會(huì )使PCB在波峰表面浮游,當PCB脫離波峰時(shí),表面元件會(huì )因為受外力過(guò)大產(chǎn)生脫錫不良,引起一系列的品質(zhì)不良。正常情況下我們以鏈爪夾持PCB板以后,PCB板能用手順利地前后推動(dòng)且無(wú)左右晃動(dòng)的狀態(tài)為基準。
6 運輸速度一般我們講運輸速度為0-2M/min可調,但考慮到元件的潤濕特性以及焊點(diǎn)脫錫時(shí)的平穩性,速度不是越快或越慢***。每一種基板都有一種***的焊接條件:適宜的溫度活化適量的助焊劑,波峰適宜的浸潤以及穩定的脫錫狀態(tài),才能獲得良好的焊接品質(zhì)。(過(guò)快過(guò)慢的速度將造成橋連和虛焊的產(chǎn)生)
7 預熱溫度焊接工藝里預熱條件是焊接品質(zhì)好壞的前提條件。當助焊劑被均勻的涂覆到PCB板以后,需要提供適當的溫度去激發(fā)助活劑的活性,此過(guò)程將在預熱區實(shí)現。有鉛焊接時(shí)預熱溫度大約維持在70-90℃之間,而無(wú)鉛免洗的助焊劑由于活性低需在高溫下才能激化活性,故其活化溫度維持在150℃左右。在能保證溫度能達到以上要求以及保持元器件的升溫速率(2℃/以?xún)龋┣闆r下,此過(guò)程所處的時(shí)間為1分半鐘左右。若超過(guò)界限,可能使助焊劑活化不足或焦化失去活性引起焊接不良,產(chǎn)生橋連或虛焊。另一方面當PCB從低溫升入高溫時(shí)如果升溫過(guò)快有可能使PCB板面變形彎曲,預熱區的緩慢升溫可緩減PCB因快速升溫產(chǎn)生應力所導致的PCB變形,可有效地避免焊接不良的產(chǎn)生。
8 錫爐溫度爐溫是整個(gè)焊接系統的關(guān)鍵。有鉛焊料在223℃-245℃之間都可以潤濕,而無(wú)鉛焊料則需在230℃-260℃之間才能潤濕。太低的錫溫將導致潤濕不良,或引起流動(dòng)性變差,產(chǎn)生橋連或上錫不良。過(guò)高的錫溫則導致焊料本身氧化嚴重,流動(dòng)性變差,嚴重地將損傷元器件或PCB表面的銅箔。由于各處的設定溫度與PCB板面實(shí)測溫度存在差異,并且焊接時(shí)受元件表面溫度的限制,有鉛焊接的溫度設定在245℃左右,無(wú)鉛焊接的溫度大約設定在250-260℃之間。在此溫度下PCB焊點(diǎn)釬接時(shí)都可以達到上述的潤濕條件。
9 PCB板焊盤(pán)設計PCB板焊盤(pán)圖形設計好壞是造成焊接中拉尖、橋連、吃錫不良的主要因素;1、焊盤(pán)形狀一般要考慮與孔的形狀相適應,而孔的形狀一般要與元件線(xiàn)的形狀相對應。常見(jiàn)形狀有:淚滴形、圓形、矩形、長(cháng)圓形。2、焊盤(pán)與通孔若不同心,在焊接中易出現氣孔或焊點(diǎn)上錫不均勻,形成原因是金屬表面對液態(tài)焊料吸附力不同所造成的。3、元件引腳直徑與孔徑間的間隙大小嚴重影響焊點(diǎn)的機電性能,焊接時(shí)焊料是通過(guò)毛細作用上升到PCB表面形成的。過(guò)小的間隙焊料難以穿透孔徑在銅箔背面潤濕,過(guò)大的間距將使元件引腳與焊盤(pán)結合的機械強度變弱。推薦取值為0.05-0.2mm之間;AI插件可取值0.3-0.4mm之間,間隙***取值不能超過(guò)0.5mm以上。4、焊盤(pán)與通孔直徑配合不當,將影響焊點(diǎn)形狀的豐滿(mǎn)程度,從而直接影 到焊點(diǎn)的機械強度。5、線(xiàn)型設計時(shí)要求導線(xiàn)平滑均勻,漸變過(guò)渡不可成直角或銳角形的急轉過(guò)渡,避免焊接時(shí)在尖角處出現應力引起銅箔翹曲、剝離或斷裂??偟膩?lái)講,線(xiàn)型是設計應遵循焊料流通順暢的原則。
10 元器件1、元件在焊接中引起不良主要表現在元件引腳表面氧化或元件引腳過(guò)長(cháng)。元件引腳氧化將導致虛焊產(chǎn)生,而引腳過(guò)長(cháng)將產(chǎn)生橋連或焊點(diǎn)上錫不飽滿(mǎn)(焊接面上液態(tài)的焊料被元件引腳拖掉)。2、元件引腳表面鍍層也是影響元件焊接的一個(gè)因素。3、元件在PCB表面的安裝 是影響焊接的一個(gè)重要環(huán)節,IC類(lèi)封裝元件與排插的焊接 將直接導致橋連的產(chǎn)生。SOP類(lèi)元件的走向將導致空焊的產(chǎn)生與否。其形成的本質(zhì)原因是錫流不暢和元件的陰影遮蔽效應。
11 傳送角度傳送角度指的是軌道的傾角,焊接造成的不良常見(jiàn)于橋連。調節角度的根本性質(zhì)是避免相鄰兩個(gè)焊點(diǎn)在脫錫時(shí)同時(shí)處于焊料的可能性。一般在生產(chǎn) 現橋連時(shí)可通過(guò)調節角度或助焊劑的量或浸錫時(shí)間或PCB板的浸錫深度等相關(guān)因素。在調節上述幾個(gè)因素時(shí)若只調節某一環(huán)節,勢必會(huì )改變PCB的浸錫時(shí)間,在不影響PCB表面清潔度的狀態(tài)下,盡量將助焊劑的量適當多給,可防止橋連的產(chǎn)生(適宜角度在4-7度之間,目前一些公司大致采用5.5度)。
12 PCB吃錫深度由于焊料在浸潤的過(guò)程中有大量的熱將被PCB吸收,若焊料在焊接過(guò)程 現溫度不足將導致無(wú)法透錫或因漫流性減弱造成其它不良,常見(jiàn)于橋連或空焊(助焊劑的高沸物質(zhì)附在焊盤(pán)表面無(wú)法揮發(fā)),為了獲得足夠的熱量,應根據不同的PCB板將吃錫深度調節好,對應原則大致如下:1、單面板為1/3板厚,2、雙面板為1/2板厚,3、多層板為2/3-3/4板厚。
13 焊料波峰的形態(tài)元件與PCB在焊料中焊接后,脫離波峰時(shí)需要波峰提供一個(gè)相對穩定,無(wú)外界干擾的平衡狀態(tài)。對于簡(jiǎn)單的PCB來(lái)講,若沒(méi)有細間距的設計元件,波峰表面的穩定程度不會(huì )對焊接造成不良影響。但對于細間距引腳的元器件來(lái)講,當元件引腳脫離波峰時(shí),受毛細作用影響,焊料被焊盤(pán)和引線(xiàn)在“某一相對平衡的點(diǎn)”分離出焊料波,(“某一相對平衡的點(diǎn)”指的是元件脫錫的瞬間,波峰的前流與后流及運輸速度是一組平衡力,且波峰表面無(wú)擾動(dòng)及橫流狀態(tài)的存在。)焊料將在毛細功能作用下潤濕在待焊面上。我們調節不同的波峰形狀本質(zhì)上就是為了找出這個(gè) “平衡點(diǎn)”來(lái)適應不同的客戶(hù)需求。(也就是我們常說(shuō)的“脫錫點(diǎn)”)大致來(lái)講簡(jiǎn)單的PCB對波峰要求不會(huì )太高,設計復雜的PCB板對波峰提出嚴格的要求。就高密的混裝板來(lái)講, T元件要求***波峰能夠提供可焊接2秒鐘的梯形高沖擊波來(lái)對應遮蔽效應;封裝體及排插類(lèi)元件則要求提供可焊接時(shí)間在3-4秒鐘的“穩定波峰”。每種元件根據自己本身的特性,基本上對焊料波峰也提出了要求,大熱容量的封裝體和排插適應于平流波,而類(lèi)似于封裝體的小熱容易的排插則適應于弧形波