波峰焊接技術(shù)設(shè)計(jì)與研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 18:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 它對世界電子工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的貢獻(xiàn)是無法估量的。隨著表面貼裝技術(shù)的發(fā)展，波峰焊技術(shù)正逐漸失去它的重要性，但在電子行業(yè)的某些主要技術(shù)方面，由于受到電子元器件體積等方面的限制，波峰焊技術(shù)仍是不可缺少的主要技術(shù)之一。波峰焊設(shè)備發(fā)展至今的50多年中，在通孔元器件的焊接中具有生產(chǎn)效率高，自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因此曾經(jīng)是電子產(chǎn)品自動化大批量生產(chǎn)中最主要的焊接設(shè)備。雖然表面組裝技術(shù)的發(fā)展在某些程度上取代了波峰焊技術(shù)，但在一些高端電子產(chǎn)品以及不能通過表面組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)中，仍是主要的。 2 波峰焊接設(shè)備及工藝波峰焊是將熔化的焊料，經(jīng)電動泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰，使預(yù)先裝有電子元器件的印制板通過焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。波峰面的表面均被一層氧化皮覆蓋，它在沿焊料波的整個長度方向上幾乎都保持靜態(tài)，在波峰焊接過程中，PCB接觸到錫波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的錫波無皺褶地被推向前進(jìn)，這說明整個氧化皮與PCB以同樣的速度移動波峰焊機(jī)焊點(diǎn)成型：當(dāng)PCB進(jìn)入波峰面前端時，基板與引腳被加熱，并在未離開波峰面之前，整個PCB浸在焊料中，即被焊料所橋聯(lián)，但在離開波峰尾端的瞬間，少量的焊料由于潤濕力的作用，粘附在焊盤上，并由于表面張力的原因，會出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)，此時焊料與焊盤之間的潤濕力大于兩焊盤之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會形成飽滿，圓整的焊點(diǎn)，離開波峰尾部的多余焊料，由于重力的原因，回落到錫鍋中。波峰焊用于印制板裝聯(lián)已有20多年的歷史，現(xiàn)在已成為一種非常成熟的電子裝聯(lián)工藝技術(shù)，目前主要用于通孔插裝組件和采用混合組裝方式的表面組件的焊接。圖1是典型波峰焊外觀圖，圖2 是波峰焊中典型的雙波峰系統(tǒng)示意圖。 圖1 典型的波峰焊外觀圖 圖2 波峰焊中典型的雙波峰系統(tǒng)示意圖 波峰焊機(jī)的分類根據(jù)價格和產(chǎn)量，波峰焊機(jī)大致可以分為三類： 40,000到55,000美元可以買到一臺入門級、低或中等產(chǎn)量的立式機(jī)器。雖然還有更便宜的臺式機(jī)型，但這些只適合于用在研究開發(fā)或制作樣機(jī)的場合，因?yàn)閷τ谝m應(yīng)制造商對增長的需求而言，它們都不夠經(jīng)用。，采用發(fā)泡式或噴霧式助焊劑涂敷設(shè)備?？赡軟]有對流式預(yù)熱裝置，但是大多數(shù)供應(yīng)商會提供兼有單波和雙波性能的機(jī)器。 48,000到80,000美元可以買到一臺中等產(chǎn)量的機(jī)器。除了將雙波峰作為標(biāo)準(zhǔn)配置外，同時還提供有更多先進(jìn)的配置，比如惰性氣體環(huán)境等。 在高端市場，用95,000到190,000美元可以買到高產(chǎn)量的機(jī)器，能每天運(yùn)行24小時并只需很少的人工干預(yù)。，可以得到2米/分鐘或更高的產(chǎn)量。它同時還包括很多先進(jìn)的特性，比如統(tǒng)計(jì)過程控制和遠(yuǎn)距離監(jiān)測裝置，以及在同一機(jī)器內(nèi)既有噴霧式、發(fā)泡式又有波峰式助焊劑涂敷系統(tǒng)，另外可能還有三波峰性能。波峰焊有單波峰焊和雙波峰焊之分。單波峰焊用于SMT時，由于焊料的“遮蔽效應(yīng)”容易出現(xiàn)較嚴(yán)重的質(zhì)量問題，如漏焊、橋接和焊縫不充實(shí)等缺陷。而雙波峰則較好地克服了這個問題，大大減少漏焊、橋接和焊縫不充實(shí)等缺陷，因此目前在表面組裝中廣泛采用雙波峰焊工藝和設(shè)備。 雙波峰焊的結(jié)構(gòu)組成見圖3。圖3 雙波峰焊結(jié)構(gòu)組成 治具安裝 治具安裝是指給待焊接的PCB板安裝夾持的治具，可以限制基板受熱變形的程度，防止冒錫現(xiàn)象的發(fā)生，從而確保浸錫效果的穩(wěn)定。 助焊劑系統(tǒng)助焊劑系統(tǒng)是保證焊接質(zhì)量的第一個環(huán)節(jié)，其主要作用是均勻地涂覆助焊劑，除去PCB和元器件焊接表面的氧化層和防止焊接過程中再氧化。助焊劑用量少，潤濕效果差；用量大，會引起錫珠，且留下過量的助焊劑殘留，會導(dǎo)致污染甚至腐蝕產(chǎn)品，引起產(chǎn)品的性能問題。因此，助焊劑的涂覆一定要均勻，盡量不產(chǎn)生堆積。助焊劑系統(tǒng)有多種，包括噴霧式、噴流式和發(fā)泡式。目前一般使用噴霧式助焊系統(tǒng)，如圖4所示。采用免清洗助焊劑，這是因?yàn)槊馇逑粗竸┲泄腆w含量極少，不揮發(fā)無含量只有1/5～1/20。所以必須采用噴霧式助焊系統(tǒng)涂覆助焊劑，同時在焊接系統(tǒng)中加防氧化系統(tǒng)，保證在PCB上得到一層均勻細(xì)密很薄的助焊劑涂層，這樣才不會因第一個波的擦洗作用和助焊劑的揮發(fā)，造成助焊劑量不足，而導(dǎo)致焊料橋接和拉尖。 圖4 噴霧式助焊劑系統(tǒng) 噴霧式有兩種方式：一是采用超聲波擊打助焊劑，使其顆粒變小，再噴涂到PCB板上。二是采用微細(xì)噴嘴在一定空氣壓力下噴霧助焊劑。這種噴涂均勻、粒度小、易于控制，噴霧高度/寬度可自動調(diào)節(jié)，是今后發(fā)展的主流。 預(yù)熱系統(tǒng) 預(yù)熱系統(tǒng)的作用 l 助焊劑中的溶劑成份在通過預(yù)熱器時，將會受熱揮發(fā)。從而避免溶劑成份在經(jīng)過液面時高溫氣化造成炸裂的現(xiàn)象發(fā)生，最終防止產(chǎn)生錫粒的品質(zhì)隱患。 l 待浸錫產(chǎn)品搭載的部品在通過預(yù)熱器時的緩慢升溫，可避免過波峰時因驟熱產(chǎn)生的物理作用造成部品損傷的情況發(fā)生。 l 預(yù)熱后的部品或端子在經(jīng)過波峰時不會因自身溫度較低的因素大幅度降低焊點(diǎn)的焊接溫度，從而確保焊接在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到溫度要求。預(yù)熱方法 波峰焊幾種常見的預(yù)熱方法有空氣對流加熱
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