雙波峰焊機(ji)現場使用及(jí)技術分析

   本(ben)文主要叙述(shu)了有關波峰(feng)焊機在操作(zuò)過程中的必(bi)要條件，對關(guān)鍵技術方面(miàn)進行了相應(ying)的分析。圍繞(rao)如何用好 波(bo)峰焊機，充分(fèn)發揮其内在(zai)的潛力，提出(chū)一些見解。
                       引(yin)言
   當今世界(jiè)，電子技術已(yǐ)擺在現代戰(zhàn)争的前沿陣(zhèn)地，任何先進(jin)的武器都是(shi)以先進的電(dian)子技術作爲(wèi)支撐。爲适應(ying)水上、水下艦(jian)艇所處的各(ge)種惡劣的環(huán)境 ，對于電氣(qì)設施的可靠(kao)性提 出了更(gèng)高的要求。爲(wei)滿足這一要(yào)求，緻力于電(diàn)氣硬件質 量(liang)的持續提高(gāo)，我們從瑞士(shì)引進一台 EPM-CDX-400型(xing)雙波峰焊機(ji)。如何用好這(zhè)台設備，使其(qí)各方面參數(shu)達到最佳狀(zhuang)态，是現代技(ji)術工藝的一(yi)道新課題。
     焊(hàn)接基本條件(jian)的要求
   ●助焊(han)劑：助焊劑有(you)多種，但無論(lun)選用哪種類(lèi)型，其密度D必(bì)須控制在0.82~0.86g/cm3之(zhī)間。我們選用(yong)的是免清洗(xǐ)樹脂型助焊(hàn)劑。該助焊劑(ji)除免清洗功(gong)能外，具有較(jiào)好的可溶性(xing)，稀釋劑容易(yi)揮發。還能迅(xùn)速清除印制(zhi)闆表面的氧(yang)化物并防止(zhi)二次氧化，降(jiàng)低焊料表面(mian)張力， 提高焊(hàn)接性能。
   ●焊料(liao)：波峰焊機采(cai)用的焊料必(bi)須要求較高(gao)的純度，金屬(shu)錫的含量要(yao)求爲63%。對其它(ta)雜質具有嚴(yan) 格的限制，否(fou)則對焊接質(zhi)量有較大的(de)影響。<<電子行(hang)業工藝标準(zhǔn)彙編>>中對其(qí)它雜質的容(róng)限及對焊點(diǎn)的質量影響(xiǎng)作了如表1所(suo)示的技術分(fen)析。

表1焊料雜(za)質容限及對(duì)焊接質量的(de)影響
   在每天(tian)用機8小時以(yi)上的情況下(xià)，要求每隔一(yī)定的周期，對(duì)錫槽内的焊(han)料進行化學(xue)或光譜分析(xī)，不符合要求(qiu)時要進行更(gèng)換。
   ●印制電路(lù)闆：選用印制(zhi)闆材料時，應(ying)當考慮材料(liao)的轉化溫度(dù)、熱膨脹系數(shu)、熱傳導性、抗(kàng)張模數、介電(dian)常數、體積電(diàn)阻率、表面電(dian)阻率、吸濕性(xìng)等因素。常用(yong)是的環氧樹(shu)脂玻璃布制(zhi)成的印制闆(pan)，其各方面的(de)參數可達到(dào)有關規定的(de)要求。我們對(dui)印制闆的物(wu)理變形作了(le)相應的分析(xi)，厚度爲1.6mm的印(yin)制闆，長度100mm，翹(qiào)曲度必須小(xiao)于0.5mm。因爲翹曲(qu)度過大，壓錫(xi)深度則不 能(neng)保證一緻，導(dao)緻焊點的均(jun)勻度差。
   ●焊盤(pán)：焊盤設計時(shí)應考慮熱傳(chuán)導性的影響(xiang)，無論是賀形(xíng)還是矩形焊(han)盤，與其相連(lian)的印線必須(xū)小于焊盤直(zhi)徑或寬度，若(ruo)要與較大面(miàn)的導電區，如(ru)地、電源等平(ping)面相連時，可(kě)通過較短的(de)印制導線達(da)到熱隔離，見(jian)圖1焊盤的正(zhèng)确設計。

   ●阻焊(hàn)劑膜：在塗敷(fū)阻焊劑的工(gōng)藝過程中，應(ying)考慮阻焊劑(jì)的塗敷精度(dù)，焊盤的邊緣(yuan)應當光滑，該(gāi)暴露的部位(wèi)不可粘附阻(zǔ)焊劑。
   ●運輸和(hé)儲存：加工完(wan)成的印制闆(pǎn)，在運輸和儲(chu)存過程中，應(ying)當使用防振(zhèn)塑料袋抽真(zhēn)空包裝 ，預防(fáng)焊盤二次氧(yǎng)化和其它的(de)污染。當更高(gāo)技術要求時(shí)，也可進行蕩(dàng)金處理，或者(zhě)進行焊料塗(tu)鍍的工藝處(chù)理。
   元器件的(de)要求
   ●可焊性(xing)：用于波峰焊(han)接組裝的元(yuan)器件引線應(yīng)有較好的可(ke)焊性。可焊性(xing)的量化可采(cǎi)用潤濕稱量(liàng)法進行試驗(yàn)，對于試驗結(jie)果用潤濕系(xi)數進行評定(ding)，潤濕系數按(àn)下式進行計(ji)算：Ơ=地F/T
式中：Ơ—潤(rùn)濕系數，ŲN/S；
F—潤濕(shi)力，ŲN；
T—潤濕時間(jian)，S。
  由止式可以(yǐ)看出，潤濕時(shi)間T越短，則可(ke)焊性越好。潤(run)濕稱量法是(shi)精度較高的(de)計量方法，但(dàn)需要較複雜(za)的儀器設備(bèi)。如果試驗條(tiao)件不具備，可(ke)選用焊球法(fǎ)進行試驗，簡(jian)單易行。
   有些(xiē)元器件的引(yǐn)線選用的材(cai)料潤濕系數(shu)很低，爲增加(jia)其可焊性，必(bì)須對這些元(yuán)器引線或焊(han)煓進行處理(lǐ)并塗鍍焊料(liao)層，焊料塗鍍(du)層厚度應大(dà)于8ŲM,，要求表面(mian)光亮，無氧化(hua)雜質及油漬(zi)污染。
   ●元器件(jian)本身的耐溫(wēn)能力：采用波(bō)峰焊接技術(shù)的元器件，必(bi)須要考慮元(yuán)件本身的 耐(nài)溫能力，必須(xu)能耐受2600C/10S。對于(yu)無耐溫能力(li)的元器應剔(tī)除。
技術條件(jiàn)要求
  上述的(de)保障條件，隻(zhi)是具備了焊(han)接基礎，要焊(hàn)接出高質量(liang)的印制闆，重(zhòng)要的是技術(shu)參數的設置(zhi)，以及怎樣使(shi)這些技術參(cān)數達到最佳(jiā)值，使焊點不(bu)出現漏焊、虛(xu)焊、橋連、針孔(kong)、氣泡、裂紋、挂(guà)錫、拉尖等現(xiàn)象，設置參數(shu)應通過試驗(yan)和分析對比(bǐ)，從中找出一(yi)組最佳參數(shù)并記錄在案(an)。以後再 遇到(dao) 類似的輸入(rù)條件時就可(ke)以直接按那(na)組成熟的參(cān)數設置而不(bú)必再去進行(hang)試驗。
   ●助焊劑(ji) 流量控制：調(diao)節助焊劑 的(de)流量，霧化顆(kē)粒及噴漈均(jun)勻度可用一(yi)張白紙進行(háng)試驗，目測助(zhù)焊劑 噴塗在(zài)白紙上的分(fèn)布情況，通過(guò)計算機軟件(jian)設置參數，再(zài)用調節器配(pei)合調節，直到(dào)理想狀态爲(wei)止。通常闆厚(hou)爲1.6MM。元器件爲(wèi)一般 通孔器(qi)件的情況下(xia)，設定流量爲(wei)1.8L/H.
   ●傾斜角的控(kòng)制：傾斜角是(shì)波峰頂水平(ping)面與傳送到(dao)波峰處的印(yin)制闆之間的(de)夾角。這個角(jiao)度的夾角對(duì)于焊點質量(liàng)緻關重要。由(you)于地球的引(yǐn)力，焊錫從錫(xi)槽向外流動(dòng)起始速度與(yǔ)流出的錫槽(cáo)後的自由落(luo)體速度不一(yī)緻。如果夾角(jiao)調節不當會(huì)導緻印制闆(pan)與焊錫的接(jie)觸和分離的(de)時間不同，焊(hàn)錫對印制闆(pǎn)的浸入力度(du)也不同。爲避(bì)免這些問題(tí)，調節範圍嚴(yán)格近控制在(zai)6º~10º之間。
   ●傳送速(sù)度控制：控制(zhì)傳送速度在(zài)設置參數時(shí)應考慮以下(xia)諸方面的因(yin)素：
   1助焊劑噴(pen)塗厚度：因爲(wèi)助焊劑的流(liú)量設定後，基(ji)本上是一個(ge)固定的參數(shù)。傳送速度的(de)變化會使噴(pen)塗在印制闆(pǎn)上的助焊劑(ji)厚度發生相(xiàng)應的變化。
   2預(yù)熱效果：印制(zhi)闆從進入預(yu)熱區到第一(yi)波峰這段時(shi)間裏，印制闆(pǎn)底面的溫度(dù)要求能夠達(dá)到 設定的工(gōng)藝溫度。傳送(sòng)速度的快慢(màn)會影響 預熱(re)效果。
   3闆材的(de)厚度：傳送速(sù)度與闆材的(de)厚薄具有相(xiang)應的關系，厚(hou)闆的傳送速(su)度應比薄 闆(pǎn)稍慢 一點。
   4單(dān)面闆和雙面(miàn)闆：單面闆和(hé)雙面闆的熱(rè) 傳導性不同(tong)，所要求的預(yù)熱溫度也相(xiàng)應不同。
   5無件(jian)的分布密度(dù)：由于熱傳導(dǎo)的作用，印制(zhi)闆上元件的(de)分布密度及(ji)元器件體積(ji)的大小，也 應(yīng)作爲設置傳(chuán) 送速度的重(zhòng)要因素之一(yi)國。
   經實際操(cāo)作，總結的傳(chuan)送速度參數(shù)調節範圍見(jiàn)表2。

   表2傳送速(su)度調節範圍(wei)
   注：要求印制(zhi)闆上沒有特(tè)殊的元器件(jian)(如：散熱器或(huo)者加固冷闆(pan))
傳送速度v可(ke)按下式進行(hang)計算：v=L/t(m/min)
式中：L—總(zǒng)行程，從進入(ru)預熱區的始(shǐ)端至第一波(bo)峰的長度;
t—傳(chuán)送時間，min;
V—傳送(sòng)速度，m/min
   ●溫度控(kong)制：
   1 預熱溫度(du)：印制闆在焊(han)接前，必須達(dá)到 設定的工(gong)藝溫度。用電(diàn)子溫度計固(gu)定在印制闆(pan)的底面，當印(yin)制闆運行到(dào)達第一波峰(feng)時，可讀出印(yin)制闆底面的(de)實際溫度，然(rán)後通過計算(suan)機進行修正(zheng)。預熱速率可(ke)通過下式進(jin)行計算：
∆T=(T1-T2)/t
式中(zhong)：T1—預熱的工藝(yì)溫度；
T2—環境 溫(wēn)度；
t—預熱起始(shi)點至 第一波(bo)峰之間的傳(chuan)送時間；
∆T—預熱(rè)速率：℃/S.
通常，PCB的(de)預熱速率爲(wei)線性值。當有(you)些元器件的(de)耐溫曲線呈(cheng)非線性值時(shi)，根據需要，可(kě)通過計算機(ji)軟件設置八(bā)組輻射燈管(guǎn)相應的發射(shè)功率 。
  2焊接溫(wen)度：波峰焊接(jiē)溫度取決于(yu)焊點形成最(zui)佳狀态所需(xū)要的溫度，這(zhe)裏是指焊料(liào)熔液的溫度(du)，往往實際溫(wēn)度與計算機(ji)設置的溫度(du)有些偏差，焊(hàn)接之前，必須(xū)進行實際測(cè)量。用校準的(de)溫度計或電(dian)子溫度計測(ce)量錫槽各點(diǎn)溫度。按實際(jì)溫度值修改(gǎi)計算機設置(zhi)的參數。當基(jī)本達到設計(jì)溫度時，空載(zǎi)運行4分鍾，使(shi)溫度分布均(jun)勻後，再進行(hang)焊接。
   以上兩(liang)個方面的溫(wen)度設置範圍(wéi)及實際應用(yòng)的參數見表(biao)3。

   表3溫度調節(jie)範圍及采用(yòng)實例
    環境溫(wēn)度對波峰焊(hàn)接的影響
    當(dang)環境 溫度發(fa)生較大的變(bian)化時，PCB預熱的(de)工藝溫度随(suí)之上下浮動(dong)，焊接效果立(lì)即會發生變(bian)化。如果變化(huà)量太大以至(zhi)于 預熱 的工(gōng)藝溫度超過(guò)極限值，會造(zào) 成焊點無法(fǎ)形成、虛焊、焊(han)層太厚或太(tai)薄、 橋連等不(bu)良現象。由圖(tu)2可見環境 、溫(wēn)度對預熱工(gong)藝溫度一時(shí)間曲線的影(ying)響。

   波峰高度(dù)和壓錫深度(dù)對焊接的影(ying)響
   波峰高度(dù)是指波棱到(dào) 波峰頂點的(de)距離，波峰過(guo)高或過低會(huì)影響被焊件(jian)與波峰的接(jiē)觸狀況，波峰(fēng)高度調節範(fàn)圍是在0~99%之間(jian)，實際對應高(gao)度約爲0~10mm。99%對應(yīng)爲機器的最(zuì)大容限。實際(jì)選用波峰高(gao)設爲7mm左右。
壓(yā)錫深度是指(zhi)被 焊印 制闆(pǎn)浸 入焊錫的(de)深 度，一般壓(yā)錫深度爲闆(pan)厚的1/2~3/4.壓錫太(tài)深 容易使焊(han)錫濺上元件(jian)面；壓錫太淺(qiǎn)時，焊錫塗履(lǚ)力度不夠，則(ze)會造 成虛焊(han)或漏焊。
   結語(yǔ)
   雙波峰焊機(jī)是科技含量(liang)較高的焊接(jie)設備，以上的(de)分析和總結(jié)有待于完善(shan)，最佳參數隻(zhī)能在實際工(gong)作中不斷總(zong)結得到。

   文章(zhāng)整理：昊瑞電(diàn)子--助焊劑 /