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波峰焊机的相关知识
锡炉的基本操作知识 1、 焊锡及锡渣问题 通常,组件没有均匀的受热质量,要保证所有的焊点达到足够的温度,以便形成合格的焊点是必要的。重要的问题是要提供足够的热量,提高所有引线和焊盘的温度,从而确保焊料的流动性,湿润焊点的两面。焊料的温度较低就会降低对元件和基板的热冲击,有助于减少浮渣的形成,在较低的强度下,进行焊剂涂覆操作和焊剂化合物的共同作用下,可使波峰出口具有足够的焊剂,这样就可减少毛刺和焊球的产生。 焊锡槽中的焊料成份与时间有密切关系,即随着时间而变化,这样就导致了浮渣的形成。这就是要从焊接的组件上①去除残余物和②其它金属杂质的原因及③在焊接工艺中锡损耗的原因。以上这些因素可降低焊料的流动性。在采购中,要规定的金属微量浮渣和焊料的锡含量的最高极限,在各个标准中,(如象IPC/J-STD-006都有明确的规定)。在焊接过程中,对焊料纯度的要求在ANSI/J-STD-001B标准中也有规定。除了对浮渣的限制外,对63%锡;37%铅合金中规定锡含量最低不得低于61.5%。 波峰焊接组件上的金和铜浓度聚集比过去更快。这种聚集,加上明显的锡损耗,可使焊料丧失流动性,减少张力并增强聚结力;从而产生焊接问题。外表粗糙、呈颗粒状的焊点常常是由于焊料中的浮渣所致。由于焊锡槽中集聚的浮渣或组件自身固有的残余物暗淡、粗糙的粒状焊点也可能是锡含量低的征兆,不是局部的特种焊点,故此属锡槽产生氧化锡导致锡损耗的结果。这种外观也可能是在凝固过程中,由于振动或冲击所造成的(后面将讲到的冰柱的问题)。 焊点的外观就能直接体现出工艺问题或材料问题。为保持焊料“满槽”状态和按照工艺控制方案对检查焊锡槽分析是很重要的。由于焊锡槽中有浮渣而“倒掉”焊锡槽中的所有焊锡,通常来说是不必要的,由于在常规的应用中要求往锡槽中添加焊料,使锡槽中的焊料始终是满的。在损耗锡的情况下,添加纯锡有助于保持所需的浓度。为了监控锡槽中的化合物,应进行常规分析。如果添加了锡,就应采样分析,以确保焊料成份比例正确。 浮渣过多是一个令人棘手的问题。毫无疑问,焊锡槽中始终有浮渣存在,在大气中进行焊接时尤其是这样。使用“高波峰”这对焊接高密度组件很有帮助,但暴露于大气的焊料表面太大,而使焊料氧化,所以会产生更多的浮渣。焊锡槽中焊料表面有了浮渣层的覆盖,氧化速度就放慢了。故在焊接过程中,使用锡槽中波峰的湍流和流动会产生更多的浮渣。 推荐使用的常规方法是将浮渣撇去,要是经常进行撇削的话,就会产生更多的浮渣,而且耗用的焊料更多。浮渣还可能夹杂于波峰中,导致波峰的不稳定或湍流,因此要求对焊锡槽中的液体成份给予更多的维护。 2 波峰的相关操作 在波峰焊接工艺中,波峰是核心。可将预热的、涂有助焊剂、无污物的PCBA通过输送带送到波峰处,接触具有一定温度的焊料,而后加热,这样助焊剂就会产生化学反应,焊锡合金通过波峰动力完成润湿形成互连,这是最关键的一步。目前,常用的对称波峰被称为主波峰,设定预热温度,助焊剂型号,喷量,泵速度、波峰高度、浸润深度、传送角度及传送速度等,为达到良好的焊接特性提供全方位的条件。应该对数据进行适当的调整,在离开波峰的后面(出口端)就应使焊锡运行降速,并慢慢地停止运行。PCB随着波峰运行最终要将焊料推至出口。在最挂的情况下,焊锡的表面张力和最佳化的板的波峰运行,在组件和出口端的波峰之间可实现零相对运动。这一脱壳区域就实现了去除板上多余的焊锡。故应提供充分合理的倾角,以致不产生桥接、毛刺、拉丝和焊球等缺陷。 有时,波峰出口需具有热风流,以确保排除可能形成的桥接(短路)。在PCB板的底部装上表面贴装元件后,有时会在形成的“苛刻的波峰”区域内形成气泡,或在PCBA贴片元件焊点处形成阴影部分,故在进行波峰整平之前,应使用湍流高波峰。湍流高波峰的高竖直速度有助于保证焊料与引线或焊盘的接触。在整平的二次波峰后面的振动部分也可用来消除气泡和“阴影”,保证焊锡实现满意的接触组件焊点。 焊接工作站基本上应做到:合理的助焊剂及喷量,合理的预热(PCBA保持80-120℃),高纯度焊锡(按标准63/37)、波峰温度(230~250℃)、接触波峰的总时间(3~5秒钟)、印制板浸入波峰中的深度(50~80%),平稳的传送轨道和在波峰与轨道零相对运动状态下焊点焊锡含量(克服锡薄的缺陷)等。 3 波峰焊接后的冷却 通常在波峰焊机的尾部增设冷却工作站。为的是保障铜锡金属间化合物形成焊点的可靠性;另一个原因是加速组件的冷却,在焊料没有完全固化时,避免板子移位。快速冷却组件,以限制敏感元件长期暴露于高温下损伤性能。然而,应考虑到急剧性冷却系统对元件和焊点的热冲击的危害性。 4 结论 总之,要获得最佳的焊接质量,满足用户的需求,必须控制焊接前、焊接中的每一工艺步骤,因为波峰焊接的整个组装工艺的每一步骤都互相关联、互相作用,任一步有问题都会影内到整体的可靠性和质量。焊接操作也是如此,所以应严格控制所有的参数、时间/温度、焊锡量、助焊剂成分及传送速度等等。对焊接中产生的缺陷,应及早查明起因,进行分析,采取相应的措施,将影响质量的各种缺陷消灭在萌芽状态之中。这样,才能保证生产出的产品都符合技术规范。
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