雙波峰(fēng)焊機現場使用(yòng)及技術分析

   本文主(zhǔ)要叙述了有關(guan)波峰焊機在操(cāo)作過程中的必(bi)要條件，對關鍵(jiàn)技術方面進行(hang)了相應的分析(xi)。圍繞如何用好(hǎo) 波峰焊機，充分(fèn)發揮其内在的(de)潛力，提出一些(xiē)見解。
                       引言
   當今(jīn)世界，電子技術(shu)已擺在現代戰(zhàn)争的前沿陣地(dì)，任何先進的武(wu)器都是以先進(jìn)的電子技術作(zuò)爲支撐。爲适應(yīng)水上、水下艦艇(tǐng)所處的各種惡(è)劣的環境 ，對于(yu)電氣設施的可(ke)靠性提 出了更(geng)高的要求。爲滿(man)足這一要求，緻(zhi)力于電氣硬件(jiàn)質 量的持續提(ti)高，我們從瑞士(shi)引進一台 EPM-CDX-400型雙(shuāng)波峰焊機。如何(hé)用好這台設備(bei)，使其各方面參(cān)數達到最佳狀(zhuàng)态，是現代技術(shu)工藝的一道新(xin)課題。
     焊接基本(běn)條件的要求
   ●助(zhu)焊劑：助焊劑有(you)多種，但無論選(xuan)用哪種類型，其(qí)密度D必須控制(zhì)在0.82~0.86g/cm3之間。我們選(xuan)用的是免清洗(xǐ)樹脂型助焊劑(ji)。該助焊劑除免(mian)清洗功能外，具(jù)有較好的可溶(róng)性，稀釋劑容易(yi)揮發。還能迅速(su)清除印制闆表(biao)面的氧化物并(bìng)防止二次氧化(hua)，降低焊料表面(miàn)張力， 提高焊接(jie)性能。
   ●焊料：波峰(feng)焊機采用的焊(han)料必須要求較(jiao)高的純度，金屬(shǔ)錫的含量要求(qiu)爲63%。對其它雜質(zhì)具有嚴 格的限(xian)制，否則對焊接(jiē)質量有較大的(de)影響。<<電子行業(yè)工藝标準彙編(bian)>>中對其它雜質(zhì)的容限及對焊(hàn)點的質量影響(xiang)作了如表1所示(shi)的技術分析。

表(biao)1焊料雜質容限(xian)及對焊接質量(liang)的影響
   在每天(tiān)用機8小時以上(shàng)的情況下，要求(qiu)每隔一定的周(zhōu)期，對錫槽内的(de)焊料進行化學(xué)或光譜分析，不(bú)符合要求時要(yào)進行更換。
   ●印制(zhi)電路闆：選用印(yin)制闆材料時，應(ying)當考慮材料的(de)轉化溫度、熱膨(peng)脹系數、熱傳導(dǎo)性、抗張模數、介(jie)電常數、體積電(diàn)阻率、表面電阻(zu)率、吸濕性等因(yin)素。常用是的環(huán)氧樹脂玻璃布(bu)制成的印制闆(pǎn)，其各方面的參(cān)數可達到有關(guan)規定的要求。我(wo)們對印制闆的(de)物理變形作了(le)相應的分析，厚(hòu)度爲1.6mm的印制闆(pan)，長度100mm，翹曲度必(bì)須小于0.5mm。因爲翹(qiào)曲度過大，壓錫(xī)深度則不 能保(bao)證一緻，導緻焊(hàn)點的均勻度差(cha)。
   ●焊盤：焊盤設計(jì)時應考慮熱傳(chuán)導性的影響，無(wu)論是賀形還是(shi)矩形焊盤，與其(qi)相連的印線必(bi)須小于焊盤直(zhí)徑或寬度，若要(yao)與較大面的導(dǎo)電區，如地、電源(yuán)等平面相連時(shí)，可通過較短的(de)印制導線達到(dao)熱隔離，見圖1焊(han)盤的正确設計(jì)。

   ●阻焊劑膜：在塗(tu)敷阻焊劑的工(gong)藝過程中，應考(kao)慮阻焊劑的塗(tu)敷精度，焊盤的(de)邊緣應當光滑(huá)，該暴露的部位(wei)不可粘附阻焊(han)劑。
   ●運輸和儲存(cun)：加工完成的印(yin)制闆，在運輸和(he)儲存過程中，應(yīng)當使用防振塑(su)料袋抽真空包(bao)裝 ，預防焊盤二(èr)次氧化和其它(ta)的污染。當更高(gāo)技術要求時，也(yě)可進行蕩金處(chu)理，或者進行焊(han)料塗鍍的工藝(yì)處理。
   元器件的(de)要求
   ●可焊性：用(yong)于波峰焊接組(zu)裝的元器件引(yǐn)線應有較好的(de)可焊性。可焊性(xing)的量化可采用(yong)潤濕稱量法進(jin)行試驗，對于試(shì)驗結果用潤濕(shi)系數進行評定(dìng)，潤濕系數按下(xià)式進行計算：Ơ=地(dì)F/T
式中：Ơ—潤濕系數(shù)，ŲN/S；
F—潤濕力，ŲN；
T—潤濕時(shi)間，S。
  由止式可以(yǐ)看出，潤濕時間(jiān)T越短，則可焊性(xing)越好。潤濕稱量(liàng)法是精度較高(gāo)的計量方法，但(dan)需要較複雜的(de)儀器設備。如果(guǒ)試驗條件不具(jù)備，可選用焊球(qiu)法進行試驗，簡(jian)單易行。
   有些元(yuan)器件的引線選(xuan)用的材料潤濕(shī)系數很低，爲增(zeng)加其可焊性，必(bi)須對這些元器(qi)引線或焊煓進(jin)行處理并塗鍍(du)焊料層，焊料塗(tu)鍍層厚度應大(dà)于8ŲM,，要求表面光(guang)亮，無氧化雜質(zhi)及油漬污染。
   ●元(yuan)器件本身的耐(nai)溫能力：采用波(bo)峰焊接技術的(de)元器件，必須要(yao)考慮元件本身(shēn)的 耐溫能力，必(bì)須能耐受2600C/10S。對于(yu)無耐溫能力的(de)元器應剔除。
技(ji)術條件要求
  上(shàng)述的保障條件(jian)，隻是具備了焊(hàn)接基礎，要焊接(jie)出高質量的印(yìn)制闆，重要的是(shi)技術參數的設(shè)置，以及怎樣使(shǐ)這些技術參數(shù)達到最佳值，使(shǐ)焊點不出現漏(lou)焊、虛焊、橋連、針(zhēn)孔、氣泡、裂紋、挂(gua)錫、拉尖等現象(xiàng)，設置參數應通(tōng)過試驗和分析(xī)對比，從中找出(chu)一組最佳參數(shu)并記錄在案。以(yi)後再 遇到 類似(sì)的輸入條件時(shi)就可以直接按(àn)那組成熟的參(cān)數設置而不必(bi)再去進行試驗(yan)。
   ●助焊劑 流量控(kòng)制：調節助焊劑(jì) 的流量，霧化顆(ke)粒及噴漈均勻(yún)度可用一張白(bai)紙進行試驗，目(mù)測助焊劑 噴塗(tú)在白紙上的分(fen)布情況，通過計(jì)算機軟件設置(zhì)參數，再用調節(jiē)器配合調節，直(zhí)到理想狀态爲(wèi)止。通常闆厚爲(wèi)1.6MM。元器件爲一般(bān) 通孔器件的情(qíng)況下，設定流量(liang)爲1.8L/H.
   ●傾斜角的控(kong)制：傾斜角是波(bō)峰頂水平面與(yǔ)傳送到波峰處(chù)的印制闆之間(jiān)的夾角。這個角(jiǎo)度的夾角對于(yú)焊點質量緻關(guān)重要。由于地球(qiu)的引力，焊錫從(cong)錫槽向外流動(dòng)起始速度與流(liú)出的錫槽後的(de)自由落體速度(dù)不一緻。如果夾(jia)角調節不當會(hui)導緻印制闆與(yu)焊錫的接觸和(hé)分離的時間不(bú)同，焊錫對印制(zhì)闆的浸入力度(du)也不同。爲避免(mian)這些問題，調節(jiē)範圍嚴格近控(kòng)制在6º~10º之間。
   ●傳送(sòng)速度控制：控制(zhi)傳送速度在設(she)置參數時應考(kǎo)慮以下諸方面(miàn)的因素：
   1助焊劑(jì)噴塗厚度：因爲(wei)助焊劑的流量(liang)設定後，基本上(shàng)是一個固定的(de)參數。傳送速度(du)的變化會使噴(pēn)塗在印制闆上(shang)的助焊劑厚度(dù)發生相應的變(biàn)化。
   2預熱效果：印(yìn)制闆從進入預(yu)熱區到第一波(bō)峰這段時間裏(lǐ)，印制闆底面的(de)溫度要求能夠(gòu)達到 設定的工(gong)藝溫度。傳送速(sù)度的快慢會影(ying)響 預熱效果。
   3闆(pǎn)材的厚度：傳送(sòng)速度與闆材的(de)厚薄具有相應(ying)的關系，厚闆的(de)傳送速度應比(bi)薄 闆稍慢 一點(diǎn)。
   4單面闆和雙面(mian)闆：單面闆和雙(shuang)面闆的熱 傳導(dǎo)性不同，所要求(qiu)的預熱溫度也(yě)相應不同。
   5無件(jiàn)的分布密度：由(you)于熱傳導的作(zuo)用，印制闆上元(yuán)件的分布密度(dù)及元器件體積(ji)的大小，也 應作(zuo)爲設置傳 送速(sù)度的重要因素(su)之一國。
   經實際(jì)操作，總結的傳(chuan)送速度參數調(diào)節範圍見表2。

   表(biǎo)2傳送速度調節(jiē)範圍
   注：要求印(yin)制闆上沒有特(te)殊的元器件(如(rú)：散熱器或者加(jia)固冷闆)
傳送速(sù)度v可按下式進(jin)行計算：v=L/t(m/min)
式中：L—總(zǒng)行程，從進入預(yù)熱區的始端至(zhì)第一波峰的長(zhang)度;
t—傳送時間，min;
V—傳(chuán)送速度，m/min
   ●溫度控(kong)制：
   1 預熱溫度：印(yin)制闆在焊接前(qian)，必須達到 設定(ding)的工藝溫度。用(yong)電子溫度計固(gu)定在印制闆的(de)底面，當印制闆(pǎn)運行到達第一(yi)波峰時，可讀出(chū)印制闆底面的(de)實際溫度，然後(hou)通過計算機進(jin)行修正。預熱速(su)率可通過下式(shi)進行計算：
∆T=(T1-T2)/t
式中(zhong)：T1—預熱的工藝溫(wēn)度；
T2—環境 溫度；
t—預(yu)熱起始點至 第(dì)一波峰之間的(de)傳送時間；
∆T—預熱(re)速率：℃/S.
通常，PCB的預(yu)熱速率爲線性(xìng)值。當有些元器(qì)件的耐溫曲線(xian)呈非線性值時(shí)，根據需要，可通(tong)過計算機軟件(jian)設置八組輻射(shè)燈管相應的發(fa)射功率 。
  2焊接溫(wēn)度：波峰焊接溫(wen)度取決于焊點(diǎn)形成最佳狀态(tai)所需要的溫度(dù)，這裏是指焊料(liao)熔液的溫度，往(wǎng)往實際溫度與(yǔ)計算機設置的(de)溫度有些偏差(cha)，焊接之前，必須(xu)進行實際測量(liang)。用校準的溫度(du)計或電子溫度(dù)計測量錫槽各(ge)點溫度。按實際(jì)溫度值修改計(ji)算機設置的參(can)數。當基本達到(dao)設計溫度時，空(kong)載運行4分鍾，使(shǐ)溫度分布均勻(yún)後，再進行焊接(jie)。
   以上兩個方面(mian)的溫度設置範(fàn)圍及實際應用(yòng)的參數見表3。

   表(biǎo)3溫度調節範圍(wéi)及采用實例
    環(huan)境溫度對波峰(feng)焊接的影響
    當(dāng)環境 溫度發生(sheng)較大的變化時(shi)，PCB預熱的工藝溫(wen)度随之上下浮(fú)動，焊接效果立(lì)即會發生變化(huà)。如果變化量太(tài)大以至于 預熱(re) 的工藝溫度超(chao)過極限值，會造(zào) 成焊點無法形(xing)成、虛焊、焊層太(tài)厚或太薄、 橋連(lián)等不良現象。由(you)圖2可見環境 、溫(wēn)度對預熱工藝(yi)溫度一時間曲(qǔ)線的影響。

   波峰(fēng)高度和壓錫深(shēn)度對焊接的影(ying)響
   波峰高度是(shi)指波棱到 波峰(feng)頂點的距離，波(bō)峰過高或過低(dī)會影響被焊件(jiàn)與波峰的接觸(chu)狀況，波峰高度(dù)調節範圍是在(zai)0~99%之間，實際對應(yīng)高度約爲0~10mm。99%對應(yīng)爲機器的最大(da)容限。實際選用(yòng)波峰高設爲7mm左(zuǒ)右。
壓錫深度是(shi)指被 焊印 制闆(pan)浸 入焊錫的深(shen) 度，一般壓錫深(shen)度爲闆厚的1/2~3/4.壓(ya)錫太深 容易使(shǐ)焊錫濺上元件(jiàn)面；壓錫太淺時(shi)，焊錫塗履力度(dù)不夠，則會造 成(cheng)虛焊或漏焊。
   結(jie)語
   雙波峰焊機(ji)是科技含量較(jiao)高的焊接設備(bèi)，以上的分析和(he)總結有待于完(wán)善，最佳參數隻(zhi)能在實際工作(zuo)中不斷總結得(dé)到。

   文章整理：昊(hào)瑞電子--助焊劑(ji) /