雙(shuang)波峰焊(han)機現場(chang)使用及(ji)技術分(fen)析

   本(ben)文主要(yao)叙述了(le)有關波(bo)峰焊機(ji)在操作(zuo)過程中(zhong)的必要(yao)條件，對(dui)關鍵技(ji)術方面(mian)進行了(le)相應的(de)分析。圍(wei)繞如何(he)用好 波(bo)峰焊機(ji)，充分發(fa)揮其内(nei)在的潛(qian)力，提出(chu)一些見(jian)解。
                       引言(yan)
   當今世(shi)界，電子(zi)技術已(yi)擺在現(xian)代戰争(zheng)的前沿(yan)陣地，任(ren)何先進(jin)的武器(qi)都是以(yi)先進的(de)電子技(ji)術作爲(wei)支撐。爲(wei)适應水(shui)上、水下(xia)艦艇所(suo)處的各(ge)種惡劣(lie)的環境(jing) ，對于電(dian)氣設施(shi)的可靠(kao)性提 出(chu)了更高(gao)的要求(qiu)。爲滿足(zu)這一要(yao)求，緻力(li)于電氣(qi)硬件質(zhi) 量的持(chi)續提高(gao)，我們從(cong)瑞士引(yin)進一台(tai) EPM-CDX-400型雙波(bo)峰焊機(ji)。如何用(yong)好這台(tai)設備，使(shi)其各方(fang)面參數(shu)達到最(zui)佳狀态(tai)，是現代(dai)技術工(gong)藝的一(yi)道新課(ke)題。
     焊接(jie)基本條(tiao)件的要(yao)求
   ●助焊(han)劑：助焊(han)劑有多(duo)種，但無(wu)論選用(yong)哪種類(lei)型，其密(mi)度D必須(xu)控制在(zai)0.82~0.86g/cm3之間。我(wo)們選用(yong)的是免(mian)清洗樹(shu)脂型助(zhu)焊劑。該(gai)助焊劑(ji)除免清(qing)洗功能(neng)外，具有(you)較好的(de)可溶性(xing)，稀釋劑(ji)容易揮(hui)發。還能(neng)迅速清(qing)除印制(zhi)闆表面(mian)的氧化(hua)物并防(fang)止二次(ci)氧化，降(jiang)低焊料(liao)表面張(zhang)力， 提高(gao)焊接性(xing)能。
   ●焊料(liao)：波峰焊(han)機采用(yong)的焊料(liao)必須要(yao)求較高(gao)的純度(du)，金屬錫(xi)的含量(liang)要求爲(wei)63%。對其它(ta)雜質具(ju)有嚴 格(ge)的限制(zhi)，否則對(dui)焊接質(zhi)量有較(jiao)大的影(ying)響。<<電子(zi)行業工(gong)藝标準(zhun)彙編>>中(zhong)對其它(ta)雜質的(de)容限及(ji)對焊點(dian)的質量(liang)影響作(zuo)了如表(biao)1所示的(de)技術分(fen)析。

表1焊(han)料雜質(zhi)容限及(ji)對焊接(jie)質量的(de)影響
   在(zai)每天用(yong)機8小時(shi)以上的(de)情況下(xia)，要求每(mei)隔一定(ding)的周期(qi)，對錫槽(cao)内的焊(han)料進行(hang)化學或(huo)光譜分(fen)析，不符(fu)合要求(qiu)時要進(jin)行更換(huan)。
   ●印制電(dian)路闆：選(xuan)用印制(zhi)闆材料(liao)時，應當(dang)考慮材(cai)料的轉(zhuan)化溫度(du)、熱膨脹(zhang)系數、熱(re)傳導性(xing)、抗張模(mo)數、介電(dian)常數、體(ti)積電阻(zu)率、表面(mian)電阻率(lü)、吸濕性(xing)等因素(su)。常用是(shi)的環氧(yang)樹脂玻(bo)璃布制(zhi)成的印(yin)制闆，其(qi)各方面(mian)的參數(shu)可達到(dao)有關規(gui)定的要(yao)求。我們(men)對印制(zhi)闆的物(wu)理變形(xing)作了相(xiang)應的分(fen)析，厚度(du)爲1.6mm的印(yin)制闆，長(zhang)度100mm，翹曲(qu)度必須(xu)小于0.5mm。因(yin)爲翹曲(qu)度過大(da)，壓錫深(shen)度則不(bu) 能保證(zheng)一緻，導(dao)緻焊點(dian)的均勻(yun)度差。
   ●焊(han)盤：焊盤(pan)設計時(shi)應考慮(lü)熱傳導(dao)性的影(ying)響，無論(lun)是賀形(xing)還是矩(ju)形焊盤(pan)，與其相(xiang)連的印(yin)線必須(xu)小于焊(han)盤直徑(jing)或寬度(du)，若要與(yu)較大面(mian)的導電(dian)區，如地(di)、電源等(deng)平面相(xiang)連時，可(ke)通過較(jiao)短的印(yin)制導線(xian)達到熱(re)隔離，見(jian)圖1焊盤(pan)的正确(que)設計。

   ●阻(zu)焊劑膜(mo)：在塗敷(fu)阻焊劑(ji)的工藝(yi)過程中(zhong)，應考慮(lü)阻焊劑(ji)的塗敷(fu)精度，焊(han)盤的邊(bian)緣應當(dang)光滑，該(gai)暴露的(de)部位不(bu)可粘附(fu)阻焊劑(ji)。
   ●運輸和(he)儲存：加(jia)工完成(cheng)的印制(zhi)闆，在運(yun)輸和儲(chu)存過程(cheng)中，應當(dang)使用防(fang)振塑料(liao)袋抽真(zhen)空包裝(zhuang) ，預防焊(han)盤二次(ci)氧化和(he)其它的(de)污染。當(dang)更高技(ji)術要求(qiu)時，也可(ke)進行蕩(dang)金處理(li)，或者進(jin)行焊料(liao)塗鍍的(de)工藝處(chu)理。
   元器(qi)件的要(yao)求
   ●可焊(han)性：用于(yu)波峰焊(han)接組裝(zhuang)的元器(qi)件引線(xian)應有較(jiao)好的可(ke)焊性。可(ke)焊性的(de)量化可(ke)采用潤(run)濕稱量(liang)法進行(hang)試驗，對(dui)于試驗(yan)結果用(yong)潤濕系(xi)數進行(hang)評定，潤(run)濕系數(shu)按下式(shi)進行計(ji)算：Ơ=地F/T
式(shi)中：Ơ—潤濕(shi)系數，ŲN/S；
F—潤(run)濕力，ŲN；
T—潤(run)濕時間(jian)，S。
  由止式(shi)可以看(kan)出，潤濕(shi)時間T越(yue)短，則可(ke)焊性越(yue)好。潤濕(shi)稱量法(fa)是精度(du)較高的(de)計量方(fang)法，但需(xu)要較複(fu)雜的儀(yi)器設備(bei)。如果試(shi)驗條件(jian)不具備(bei)，可選用(yong)焊球法(fa)進行試(shi)驗，簡單(dan)易行。
   有(you)些元器(qi)件的引(yin)線選用(yong)的材料(liao)潤濕系(xi)數很低(di)，爲增加(jia)其可焊(han)性，必須(xu)對這些(xie)元器引(yin)線或焊(han)煓進行(hang)處理并(bing)塗鍍焊(han)料層，焊(han)料塗鍍(du)層厚度(du)應大于(yu)8ŲM,，要求表(biao)面光亮(liang)，無氧化(hua)雜質及(ji)油漬污(wu)染。
   ●元器(qi)件本身(shen)的耐溫(wen)能力：采(cai)用波峰(feng)焊接技(ji)術的元(yuan)器件，必(bi)須要考(kao)慮元件(jian)本身的(de) 耐溫能(neng)力，必須(xu)能耐受(shou)2600C/10S。對于無(wu)耐溫能(neng)力的元(yuan)器應剔(ti)除。
技術(shu)條件要(yao)求
  上述(shu)的保障(zhang)條件，隻(zhi)是具備(bei)了焊接(jie)基礎，要(yao)焊接出(chu)高質量(liang)的印制(zhi)闆，重要(yao)的是技(ji)術參數(shu)的設置(zhi)，以及怎(zen)樣使這(zhe)些技術(shu)參數達(da)到最佳(jia)值，使焊(han)點不出(chu)現漏焊(han)、虛焊、橋(qiao)連、針孔(kong)、氣泡、裂(lie)紋、挂錫(xi)、拉尖等(deng)現象，設(she)置參數(shu)應通過(guo)試驗和(he)分析對(dui)比，從中(zhong)找出一(yi)組最佳(jia)參數并(bing)記錄在(zai)案。以後(hou)再 遇到(dao) 類似的(de)輸入條(tiao)件時就(jiu)可以直(zhi)接按那(na)組成熟(shu)的參數(shu)設置而(er)不必再(zai)去進行(hang)試驗。
   ●助(zhu)焊劑 流(liu)量控制(zhi)：調節助(zhu)焊劑 的(de)流量，霧(wu)化顆粒(li)及噴漈(ji)均勻度(du)可用一(yi)張白紙(zhi)進行試(shi)驗，目測(ce)助焊劑(ji) 噴塗在(zai)白紙上(shang)的分布(bu)情況，通(tong)過計算(suan)機軟件(jian)設置參(can)數，再用(yong)調節器(qi)配合調(diao)節，直到(dao)理想狀(zhuang)态爲止(zhi)。通常闆(pan)厚爲1.6MM。元(yuan)器件爲(wei)一般 通(tong)孔器件(jian)的情況(kuang)下，設定(ding)流量爲(wei)1.8L/H.
   ●傾斜角(jiao)的控制(zhi)：傾斜角(jiao)是波峰(feng)頂水平(ping)面與傳(chuan)送到波(bo)峰處的(de)印制闆(pan)之間的(de)夾角。這(zhe)個角度(du)的夾角(jiao)對于焊(han)點質量(liang)緻關重(zhong)要。由于(yu)地球的(de)引力，焊(han)錫從錫(xi)槽向外(wai)流動起(qi)始速度(du)與流出(chu)的錫槽(cao)後的自(zi)由落體(ti)速度不(bu)一緻。如(ru)果夾角(jiao)調節不(bu)當會導(dao)緻印制(zhi)闆與焊(han)錫的接(jie)觸和分(fen)離的時(shi)間不同(tong)，焊錫對(dui)印制闆(pan)的浸入(ru)力度也(ye)不同。爲(wei)避免這(zhe)些問題(ti)，調節範(fan)圍嚴格(ge)近控制(zhi)在6º~10º之間(jian)。
   ●傳送速(su)度控制(zhi)：控制傳(chuan)送速度(du)在設置(zhi)參數時(shi)應考慮(lü)以下諸(zhu)方面的(de)因素：
   1助(zhu)焊劑噴(pen)塗厚度(du)：因爲助(zhu)焊劑的(de)流量設(she)定後，基(ji)本上是(shi)一個固(gu)定的參(can)數。傳送(song)速度的(de)變化會(hui)使噴塗(tu)在印制(zhi)闆上的(de)助焊劑(ji)厚度發(fa)生相應(ying)的變化(hua)。
   2預熱效(xiao)果：印制(zhi)闆從進(jin)入預熱(re)區到第(di)一波峰(feng)這段時(shi)間裏，印(yin)制闆底(di)面的溫(wen)度要求(qiu)能夠達(da)到 設定(ding)的工藝(yi)溫度。傳(chuan)送速度(du)的快慢(man)會影響(xiang) 預熱效(xiao)果。
   3闆材(cai)的厚度(du)：傳送速(su)度與闆(pan)材的厚(hou)薄具有(you)相應的(de)關系，厚(hou)闆的傳(chuan)送速度(du)應比薄(bao) 闆稍慢(man) 一點。
   4單(dan)面闆和(he)雙面闆(pan)：單面闆(pan)和雙面(mian)闆的熱(re) 傳導性(xing)不同，所(suo)要求的(de)預熱溫(wen)度也相(xiang)應不同(tong)。
   5無件的(de)分布密(mi)度：由于(yu)熱傳導(dao)的作用(yong)，印制闆(pan)上元件(jian)的分布(bu)密度及(ji)元器件(jian)體積的(de)大小，也(ye) 應作爲(wei)設置傳(chuan) 送速度(du)的重要(yao)因素之(zhi)一國。
   經(jing)實際操(cao)作，總結(jie)的傳送(song)速度參(can)數調節(jie)範圍見(jian)表2。

   表2傳(chuan)送速度(du)調節範(fan)圍
   注：要(yao)求印制(zhi)闆上沒(mei)有特殊(shu)的元器(qi)件(如：散(san)熱器或(huo)者加固(gu)冷闆)
傳(chuan)送速度(du)v可按下(xia)式進行(hang)計算：v=L/t(m/min)
式(shi)中：L—總行(hang)程，從進(jin)入預熱(re)區的始(shi)端至第(di)一波峰(feng)的長度(du);
t—傳送時(shi)間，min;
V—傳送(song)速度，m/min
   ●溫(wen)度控制(zhi)：
   1 預熱溫(wen)度：印制(zhi)闆在焊(han)接前，必(bi)須達到(dao) 設定的(de)工藝溫(wen)度。用電(dian)子溫度(du)計固定(ding)在印制(zhi)闆的底(di)面，當印(yin)制闆運(yun)行到達(da)第一波(bo)峰時，可(ke)讀出印(yin)制闆底(di)面的實(shi)際溫度(du)，然後通(tong)過計算(suan)機進行(hang)修正。預(yu)熱速率(lü)可通過(guo)下式進(jin)行計算(suan)：
∆T=(T1-T2)/t
式中：T1—預(yu)熱的工(gong)藝溫度(du)；
T2—環境 溫(wen)度；
t—預熱(re)起始點(dian)至 第一(yi)波峰之(zhi)間的傳(chuan)送時間(jian)；
∆T—預熱速(su)率：℃/S.
通常(chang)，PCB的預熱(re)速率爲(wei)線性值(zhi)。當有些(xie)元器件(jian)的耐溫(wen)曲線呈(cheng)非線性(xing)值時，根(gen)據需要(yao)，可通過(guo)計算機(ji)軟件設(she)置八組(zu)輻射燈(deng)管相應(ying)的發射(she)功率 。
  2焊(han)接溫度(du)：波峰焊(han)接溫度(du)取決于(yu)焊點形(xing)成最佳(jia)狀态所(suo)需要的(de)溫度，這(zhe)裏是指(zhi)焊料熔(rong)液的溫(wen)度，往往(wang)實際溫(wen)度與計(ji)算機設(she)置的溫(wen)度有些(xie)偏差，焊(han)接之前(qian)，必須進(jin)行實際(ji)測量。用(yong)校準的(de)溫度計(ji)或電子(zi)溫度計(ji)測量錫(xi)槽各點(dian)溫度。按(an)實際溫(wen)度值修(xiu)改計算(suan)機設置(zhi)的參數(shu)。當基本(ben)達到設(she)計溫度(du)時，空載(zai)運行4分(fen)鍾，使溫(wen)度分布(bu)均勻後(hou)，再進行(hang)焊接。
   以(yi)上兩個(ge)方面的(de)溫度設(she)置範圍(wei)及實際(ji)應用的(de)參數見(jian)表3。

   表3溫(wen)度調節(jie)範圍及(ji)采用實(shi)例
    環境(jing)溫度對(dui)波峰焊(han)接的影(ying)響
    當環(huan)境 溫度(du)發生較(jiao)大的變(bian)化時，PCB預(yu)熱的工(gong)藝溫度(du)随之上(shang)下浮動(dong)，焊接效(xiao)果立即(ji)會發生(sheng)變化。如(ru)果變化(hua)量太大(da)以至于(yu) 預熱 的(de)工藝溫(wen)度超過(guo)極限值(zhi)，會造 成(cheng)焊點無(wu)法形成(cheng)、虛焊、焊(han)層太厚(hou)或太薄(bao)、 橋連等(deng)不良現(xian)象。由圖(tu)2可見環(huan)境 、溫度(du)對預熱(re)工藝溫(wen)度一時(shi)間曲線(xian)的影響(xiang)。

   波峰高(gao)度和壓(ya)錫深度(du)對焊接(jie)的影響(xiang)
   波峰高(gao)度是指(zhi)波棱到(dao) 波峰頂(ding)點的距(ju)離，波峰(feng)過高或(huo)過低會(hui)影響被(bei)焊件與(yu)波峰的(de)接觸狀(zhuang)況，波峰(feng)高度調(diao)節範圍(wei)是在0~99%之(zhi)間，實際(ji)對應高(gao)度約爲(wei)0~10mm。99%對應爲(wei)機器的(de)最大容(rong)限。實際(ji)選用波(bo)峰高設(she)爲7mm左右(you)。
壓錫深(shen)度是指(zhi)被 焊印(yin) 制闆浸(jin) 入焊錫(xi)的深 度(du)，一般壓(ya)錫深度(du)爲闆厚(hou)的1/2~3/4.壓錫(xi)太深 容(rong)易使焊(han)錫濺上(shang)元件面(mian)；壓錫太(tai)淺時，焊(han)錫塗履(lü)力度不(bu)夠，則會(hui)造 成虛(xu)焊或漏(lou)焊。
   結語(yu)
   雙波峰(feng)焊機是(shi)科技含(han)量較高(gao)的焊接(jie)設備，以(yi)上的分(fen)析和總(zong)結有待(dai)于完善(shan)，最佳參(can)數隻能(neng)在實際(ji)工作中(zhong)不斷總(zong)結得到(dao)。

   文章整(zheng)理：昊瑞(rui)電子--助(zhu)焊劑 /