雙波峰焊(han)機現場使(shi)用及技術(shu)分析

   本文主要(yao)叙述了有(you)關波峰焊(han)機在操作(zuo)過程中的(de)必要條件(jian)，對關鍵技(ji)術方面進(jin)行了相應(ying)的分析。圍(wei)繞如何用(yong)好 波峰焊(han)機，充分發(fa)揮其内在(zai)的潛力，提(ti)出一些見(jian)解。
                       引言
   當(dang)今世界，電(dian)子技術已(yi)擺在現代(dai)戰争的前(qian)沿陣地，任(ren)何先進的(de)武器都是(shi)以先進的(de)電子技術(shu)作爲支撐(cheng)。爲适應水(shui)上、水下艦(jian)艇所處的(de)各種惡劣(lie)的環境 ，對(dui)于電氣設(she)施的可靠(kao)性提 出了(le)更高的要(yao)求。爲滿足(zu)這一要求(qiu)，緻力于電(dian)氣硬件質(zhi) 量的持續(xu)提高，我們(men)從瑞士引(yin)進一台 EPM-CDX-400型(xing)雙波峰焊(han)機。如何用(yong)好這台設(she)備，使其各(ge)方面參數(shu)達到最佳(jia)狀态，是現(xian)代技術工(gong)藝的一道(dao)新課題。
     焊(han)接基本條(tiao)件的要求(qiu)
   ●助焊劑：助(zhu)焊劑有多(duo)種，但無論(lun)選用哪種(zhong)類型，其密(mi)度D必須控(kong)制在0.82~0.86g/cm3之間(jian)。我們選用(yong)的是免清(qing)洗樹脂型(xing)助焊劑。該(gai)助焊劑除(chu)免清洗功(gong)能外，具有(you)較好的可(ke)溶性，稀釋(shi)劑容易揮(hui)發。還能迅(xun)速清除印(yin)制闆表面(mian)的氧化物(wu)并防止二(er)次氧化，降(jiang)低焊料表(biao)面張力， 提(ti)高焊接性(xing)能。
   ●焊料：波(bo)峰焊機采(cai)用的焊料(liao)必須要求(qiu)較高的純(chun)度，金屬錫(xi)的含量要(yao)求爲63%。對其(qi)它雜質具(ju)有嚴 格的(de)限制，否則(ze)對焊接質(zhi)量有較大(da)的影響。<<電(dian)子行業工(gong)藝标準彙(hui)編>>中對其(qi)它雜質的(de)容限及對(dui)焊點的質(zhi)量影響作(zuo)了如表1所(suo)示的技術(shu)分析。

表1焊(han)料雜質容(rong)限及對焊(han)接質量的(de)影響
   在每(mei)天用機8小(xiao)時以上的(de)情況下，要(yao)求每隔一(yi)定的周期(qi)，對錫槽内(nei)的焊料進(jin)行化學或(huo)光譜分析(xi)，不符合要(yao)求時要進(jin)行更換。
   ●印(yin)制電路闆(pan)：選用印制(zhi)闆材料時(shi)，應當考慮(lü)材料的轉(zhuan)化溫度、熱(re)膨脹系數(shu)、熱傳導性(xing)、抗張模數(shu)、介電常數(shu)、體積電阻(zu)率、表面電(dian)阻率、吸濕(shi)性等因素(su)。常用是的(de)環氧樹脂(zhi)玻璃布制(zhi)成的印制(zhi)闆，其各方(fang)面的參數(shu)可達到有(you)關規定的(de)要求。我們(men)對印制闆(pan)的物理變(bian)形作了相(xiang)應的分析(xi)，厚度爲1.6mm的(de)印制闆，長(zhang)度100mm，翹曲度(du)必須小于(yu)0.5mm。因爲翹曲(qu)度過大，壓(ya)錫深度則(ze)不 能保證(zheng)一緻，導緻(zhi)焊點的均(jun)勻度差。
   ●焊(han)盤：焊盤設(she)計時應考(kao)慮熱傳導(dao)性的影響(xiang)，無論是賀(he)形還是矩(ju)形焊盤，與(yu)其相連的(de)印線必須(xu)小于焊盤(pan)直徑或寬(kuan)度，若要與(yu)較大面的(de)導電區，如(ru)地、電源等(deng)平面相連(lian)時，可通過(guo)較短的印(yin)制導線達(da)到熱隔離(li)，見圖1焊盤(pan)的正确設(she)計。

   ●阻焊劑(ji)膜：在塗敷(fu)阻焊劑的(de)工藝過程(cheng)中，應考慮(lü)阻焊劑的(de)塗敷精度(du)，焊盤的邊(bian)緣應當光(guang)滑，該暴露(lu)的部位不(bu)可粘附阻(zu)焊劑。
   ●運輸(shu)和儲存：加(jia)工完成的(de)印制闆，在(zai)運輸和儲(chu)存過程中(zhong)，應當使用(yong)防振塑料(liao)袋抽真空(kong)包裝 ，預防(fang)焊盤二次(ci)氧化和其(qi)它的污染(ran)。當更高技(ji)術要求時(shi)，也可進行(hang)蕩金處理(li)，或者進行(hang)焊料塗鍍(du)的工藝處(chu)理。
   元器件(jian)的要求
   ●可(ke)焊性：用于(yu)波峰焊接(jie)組裝的元(yuan)器件引線(xian)應有較好(hao)的可焊性(xing)。可焊性的(de)量化可采(cai)用潤濕稱(cheng)量法進行(hang)試驗，對于(yu)試驗結果(guo)用潤濕系(xi)數進行評(ping)定，潤濕系(xi)數按下式(shi)進行計算(suan)：Ơ=地F/T
式中：Ơ—潤(run)濕系數，ŲN/S；
F—潤(run)濕力，ŲN；
T—潤濕(shi)時間，S。
  由止(zhi)式可以看(kan)出，潤濕時(shi)間T越短，則(ze)可焊性越(yue)好。潤濕稱(cheng)量法是精(jing)度較高的(de)計量方法(fa)，但需要較(jiao)複雜的儀(yi)器設備。如(ru)果試驗條(tiao)件不具備(bei)，可選用焊(han)球法進行(hang)試驗，簡單(dan)易行。
   有些(xie)元器件的(de)引線選用(yong)的材料潤(run)濕系數很(hen)低，爲增加(jia)其可焊性(xing)，必須對這(zhe)些元器引(yin)線或焊煓(tuan)進行處理(li)并塗鍍焊(han)料層，焊料(liao)塗鍍層厚(hou)度應大于(yu)8ŲM,，要求表面(mian)光亮，無氧(yang)化雜質及(ji)油漬污染(ran)。
   ●元器件本(ben)身的耐溫(wen)能力：采用(yong)波峰焊接(jie)技術的元(yuan)器件，必須(xu)要考慮元(yuan)件本身的(de) 耐溫能力(li)，必須能耐(nai)受2600C/10S。對于無(wu)耐溫能力(li)的元器應(ying)剔除。
技術(shu)條件要求(qiu)
  上述的保(bao)障條件，隻(zhi)是具備了(le)焊接基礎(chu)，要焊接出(chu)高質量的(de)印制闆，重(zhong)要的是技(ji)術參數的(de)設置，以及(ji)怎樣使這(zhe)些技術參(can)數達到最(zui)佳值，使焊(han)點不出現(xian)漏焊、虛焊(han)、橋連、針孔(kong)、氣泡、裂紋(wen)、挂錫、拉尖(jian)等現象，設(she)置參數應(ying)通過試驗(yan)和分析對(dui)比，從中找(zhao)出一組最(zui)佳參數并(bing)記錄在案(an)。以後再 遇(yu)到 類似的(de)輸入條件(jian)時就可以(yi)直接按那(na)組成熟的(de)參數設置(zhi)而不必再(zai)去進行試(shi)驗。
   ●助焊劑(ji) 流量控制(zhi)：調節助焊(han)劑 的流量(liang)，霧化顆粒(li)及噴漈均(jun)勻度可用(yong)一張白紙(zhi)進行試驗(yan)，目測助焊(han)劑 噴塗在(zai)白紙上的(de)分布情況(kuang)，通過計算(suan)機軟件設(she)置參數，再(zai)用調節器(qi)配合調節(jie)，直到理想(xiang)狀态爲止(zhi)。通常闆厚(hou)爲1.6MM。元器件(jian)爲一般 通(tong)孔器件的(de)情況下，設(she)定流量爲(wei)1.8L/H.
   ●傾斜角的(de)控制：傾斜(xie)角是波峰(feng)頂水平面(mian)與傳送到(dao)波峰處的(de)印制闆之(zhi)間的夾角(jiao)。這個角度(du)的夾角對(dui)于焊點質(zhi)量緻關重(zhong)要。由于地(di)球的引力(li)，焊錫從錫(xi)槽向外流(liu)動起始速(su)度與流出(chu)的錫槽後(hou)的自由落(luo)體速度不(bu)一緻。如果(guo)夾角調節(jie)不當會導(dao)緻印制闆(pan)與焊錫的(de)接觸和分(fen)離的時間(jian)不同，焊錫(xi)對印制闆(pan)的浸入力(li)度也不同(tong)。爲避免這(zhe)些問題，調(diao)節範圍嚴(yan)格近控制(zhi)在6º~10º之間。
   ●傳(chuan)送速度控(kong)制：控制傳(chuan)送速度在(zai)設置參數(shu)時應考慮(lü)以下諸方(fang)面的因素(su)：
   1助焊劑噴(pen)塗厚度：因(yin)爲助焊劑(ji)的流量設(she)定後，基本(ben)上是一個(ge)固定的參(can)數。傳送速(su)度的變化(hua)會使噴塗(tu)在印制闆(pan)上的助焊(han)劑厚度發(fa)生相應的(de)變化。
   2預熱(re)效果：印制(zhi)闆從進入(ru)預熱區到(dao)第一波峰(feng)這段時間(jian)裏，印制闆(pan)底面的溫(wen)度要求能(neng)夠達到 設(she)定的工藝(yi)溫度。傳送(song)速度的快(kuai)慢會影響(xiang) 預熱效果(guo)。
   3闆材的厚(hou)度：傳送速(su)度與闆材(cai)的厚薄具(ju)有相應的(de)關系，厚闆(pan)的傳送速(su)度應比薄(bao) 闆稍慢 一(yi)點。
   4單面闆(pan)和雙面闆(pan)：單面闆和(he)雙面闆的(de)熱 傳導性(xing)不同，所要(yao)求的預熱(re)溫度也相(xiang)應不同。
   5無(wu)件的分布(bu)密度：由于(yu)熱傳導的(de)作用，印制(zhi)闆上元件(jian)的分布密(mi)度及元器(qi)件體積的(de)大小，也 應(ying)作爲設置(zhi)傳 送速度(du)的重要因(yin)素之一國(guo)。
   經實際操(cao)作，總結的(de)傳送速度(du)參數調節(jie)範圍見表(biao)2。

   表2傳送速(su)度調節範(fan)圍
   注：要求(qiu)印制闆上(shang)沒有特殊(shu)的元器件(jian)(如：散熱器(qi)或者加固(gu)冷闆)
傳送(song)速度v可按(an)下式進行(hang)計算：v=L/t(m/min)
式中(zhong)：L—總行程，從(cong)進入預熱(re)區的始端(duan)至第一波(bo)峰的長度(du);
t—傳送時間(jian)，min;
V—傳送速度(du)，m/min
   ●溫度控制(zhi)：
   1 預熱溫度(du)：印制闆在(zai)焊接前，必(bi)須達到 設(she)定的工藝(yi)溫度。用電(dian)子溫度計(ji)固定在印(yin)制闆的底(di)面，當印制(zhi)闆運行到(dao)達第一波(bo)峰時，可讀(du)出印制闆(pan)底面的實(shi)際溫度，然(ran)後通過計(ji)算機進行(hang)修正。預熱(re)速率可通(tong)過下式進(jin)行計算：
∆T=(T1-T2)/t
式(shi)中：T1—預熱的(de)工藝溫度(du)；
T2—環境 溫度(du)；
t—預熱起始(shi)點至 第一(yi)波峰之間(jian)的傳送時(shi)間；
∆T—預熱速(su)率：℃/S.
通常，PCB的(de)預熱速率(lü)爲線性值(zhi)。當有些元(yuan)器件的耐(nai)溫曲線呈(cheng)非線性值(zhi)時，根據需(xu)要，可通過(guo)計算機軟(ruan)件設置八(ba)組輻射燈(deng)管相應的(de)發射功率(lü) 。
  2焊接溫度(du)：波峰焊接(jie)溫度取決(jue)于焊點形(xing)成最佳狀(zhuang)态所需要(yao)的溫度，這(zhe)裏是指焊(han)料熔液的(de)溫度，往往(wang)實際溫度(du)與計算機(ji)設置的溫(wen)度有些偏(pian)差，焊接之(zhi)前，必須進(jin)行實際測(ce)量。用校準(zhun)的溫度計(ji)或電子溫(wen)度計測量(liang)錫槽各點(dian)溫度。按實(shi)際溫度值(zhi)修改計算(suan)機設置的(de)參數。當基(ji)本達到設(she)計溫度時(shi)，空載運行(hang)4分鍾，使溫(wen)度分布均(jun)勻後，再進(jin)行焊接。
   以(yi)上兩個方(fang)面的溫度(du)設置範圍(wei)及實際應(ying)用的參數(shu)見表3。

   表3溫(wen)度調節範(fan)圍及采用(yong)實例
    環境(jing)溫度對波(bo)峰焊接的(de)影響
    當環(huan)境 溫度發(fa)生較大的(de)變化時，PCB預(yu)熱的工藝(yi)溫度随之(zhi)上下浮動(dong)，焊接效果(guo)立即會發(fa)生變化。如(ru)果變化量(liang)太大以至(zhi)于 預熱 的(de)工藝溫度(du)超過極限(xian)值，會造 成(cheng)焊點無法(fa)形成、虛焊(han)、焊層太厚(hou)或太薄、 橋(qiao)連等不良(liang)現象。由圖(tu)2可見環境(jing) 、溫度對預(yu)熱工藝溫(wen)度一時間(jian)曲線的影(ying)響。

   波峰高(gao)度和壓錫(xi)深度對焊(han)接的影響(xiang)
   波峰高度(du)是指波棱(leng)到 波峰頂(ding)點的距離(li)，波峰過高(gao)或過低會(hui)影響被焊(han)件與波峰(feng)的接觸狀(zhuang)況，波峰高(gao)度調節範(fan)圍是在0~99%之(zhi)間，實際對(dui)應高度約(yue)爲0~10mm。99%對應爲(wei)機器的最(zui)大容限。實(shi)際選用波(bo)峰高設爲(wei)7mm左右。
壓錫(xi)深度是指(zhi)被 焊印 制(zhi)闆浸 入焊(han)錫的深 度(du)，一般壓錫(xi)深度爲闆(pan)厚的1/2~3/4.壓錫(xi)太深 容易(yi)使焊錫濺(jian)上元件面(mian)；壓錫太淺(qian)時，焊錫塗(tu)履力度不(bu)夠，則會造(zao) 成虛焊或(huo)漏焊。
   結語(yu)
   雙波峰焊(han)機是科技(ji)含量較高(gao)的焊接設(she)備，以上的(de)分析和總(zong)結有待于(yu)完善，最佳(jia)參數隻能(neng)在實際工(gong)作中不斷(duan)總結得到(dao)。

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