【正文】 焊接工作站基本上應(yīng)做到：高純度焊料(按標(biāo)準(zhǔn))、波峰溫度(230～250℃)、接觸波峰的總時間(3～5秒鐘)、印制板浸入波峰中的深度(50～80％)，實(shí)現(xiàn)平行的傳送軌道和在波峰與軌道平行狀態(tài)下錫鍋中焊劑含量。湍流波峰的高豎直速度有助于保證焊料與引線或焊盤的接觸。 有時，波峰出口需具有熱風(fēng)流，以確保排除可能形成的橋接。這一脫殼區(qū)域就是實(shí)現(xiàn)了去除板上的焊料。PCB隨著波峰運(yùn)行最終要將焊料推至出口。目前，常用的對稱波峰被稱為主波峰，設(shè)定泵速度、波峰高度、浸潤深度、傳送角度及傳送速度，為達(dá)到良好的焊接特性提供全方位的條件。在波峰焊接工藝中，波峰是核心。2 波峰最初發(fā)現(xiàn)的浮渣，可能是由粗糙波峰所致，而且有可能堵塞泵。如果允許減少錫鍋中焊料量的話，焊料表面的浮渣會進(jìn)入泵中，這種現(xiàn)象很可能發(fā)生。 推薦使用的常規(guī)方法是將浮渣撇去，要是經(jīng)常進(jìn)行撇削的話，就會產(chǎn)生更多的浮渣，而且耗用的焊料更多。焊錫鍋中焊料表面有了浮渣層的覆蓋，氧化速度就放慢了。毫無疑問，焊錫鍋中始終有浮渣存在，在大氣中進(jìn)行焊接時尤其是這樣。如果添加了錫，就應(yīng)采樣分析，以確保焊料成份比例正確。在損耗錫的情況下，添加純錫有助于保持所需的濃度。為保持焊料“滿鍋”狀態(tài)和按照工藝控制方案對檢查焊錫鍋分析是很重要的。這種外觀也可能是在凝固過程中，由于振動或沖擊所造成的。外表粗糙、呈顆粒狀的焊點(diǎn)常常是由于焊料中的浮渣所致。 波峰焊接組件上的金和有機(jī)泳層銅濃度聚集比過去更快。在焊接過程中，對焊料純度的要求在ANSI/JSTD001B標(biāo)準(zhǔn)中也有規(guī)定。以上這些因素可降低焊料的流動性。焊料的溫度較低就會降低對元件和基板的熱沖擊，有助于減少浮渣的形成，在較低的強(qiáng)度下，進(jìn)行焊劑涂覆操作和焊劑化合物的共同作用下，可使波峰出口具有足夠的焊劑，這樣就可減少毛刺和焊球的產(chǎn)生。 通常，組件沒有均勻的熱質(zhì)量,要保證所有的焊點(diǎn)達(dá)到足夠的溫度，以便形成合格的焊點(diǎn)是必要的。隨著焊劑技術(shù)的革新，整個焊錫鍋中的焊料溫度的均勻性得到了控制，并增設(shè)了預(yù)熱器，發(fā)展趨勢是使用溫度較低的焊錫鍋。 目前，波峰焊接最常用的焊料是共晶錫鉛合金：錫63％；鉛37％，應(yīng)時刻掌握焊錫鍋中的焊料溫度，其溫度應(yīng)高于合金液體溫度183℃，并使溫度均勻。1 焊料因為這種工藝必須達(dá)到快速、生產(chǎn)率高和成本合理等要求。波峰焊接工藝主要是用于通孔和各種不同類型元件的焊接，是一種關(guān)鍵的群焊工藝。此外，由于電子組件朝著輕、薄、小的方向快速發(fā)展，為焊接工藝提出了一系列的難題，為此，電子制造業(yè)的各個廠家圍繞SMT的焊接工藝展開了激烈的競爭，旨在進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量，克服焊接中存在的短路、橋接、焊球和漏焊等缺陷，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足市場需求。 在電子組件的組裝過程中，焊接起到了相當(dāng)重要的作用。電子組件的波峰焊接工藝 電子部第二研究所 李桂云 石萍 王香娥可以得到2米/分鐘或更高的產(chǎn)量。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?？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。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，因為對于要適應(yīng)制造商對增長的需求而言，它們都不夠經(jīng)用。 根據(jù)價格和產(chǎn)量，波峰焊機(jī)大致可以分為三類。七、機(jī)器的選擇但是必須要注意，要使焊點(diǎn)質(zhì)量得到顯著的提升，并不需要在波峰焊設(shè)備上設(shè)定更多的選項。到90176。比如Speedline ELECTROVERT提供了一個獲得專利的熱風(fēng)刀去橋接技術(shù)，用來去除橋接以及做焊點(diǎn)的無損受力測試。用戶仍然可以在空氣環(huán)境下處理復(fù)雜的板子，在這種情況下，可根據(jù)客戶的要求使用腐蝕性助焊劑，在焊接后再進(jìn)行清洗，或者使用低固態(tài)助焊劑。 波峰焊方法或工藝的采用取決于產(chǎn)品的復(fù)雜程度以及產(chǎn)量，如果要做復(fù)雜的產(chǎn)品以及產(chǎn)量很高，可以考慮用氮?dú)夤に嚤热鏑oN▼2▼Tour波峰來減少錫渣并提高焊點(diǎn)的浸潤性。五、采用何種波峰焊接方法? 如果一個系統(tǒng)采用了可以抬起的面板、可折起的后門以及完全操縱臺式檢修門而具有較高的易維護(hù)性，就可達(dá)到較低的MTTR。因此，生產(chǎn)率的問題比以前更為重要，所有設(shè)備都必須要有盡可能高的正常運(yùn)行時間。雖然會有一個初始設(shè)備投資，但在大多數(shù)情況下這是一個成本最低的方法，因為從生產(chǎn)線下來的都是高質(zhì)量而又無需返工的產(chǎn)品。另外也可以采用低殘余物工藝，此時會有一些助焊劑殘余物留在板子上，而根據(jù)產(chǎn)品或客戶的要求這些殘余物是可以接受的。 氮?dú)夂附涌梢詼p少錫渣節(jié)省成本，但是用戶必須要承擔(dān)氮?dú)獾馁M(fèi)用以及輸送系統(tǒng)的先期投資。 三、惰性焊接 可以通過設(shè)計錫泵系統(tǒng)來避免這種問題，使其從錫槽的底部而不是錫渣聚集的頂部抽取錫。錫渣的堆積對波峰焊接是有害的。 在波峰焊接階段，PCB必須要浸入波峰中將焊料涂敷在焊點(diǎn)上，因此波峰的高度控制就是一個很重要的參數(shù)。盡管焊接橋連或短路可在焊后測試時發(fā)現(xiàn)，但要知道虛焊會在焊后的質(zhì)量檢查時測試合格，而在以后的使用中出現(xiàn)問題。還有可能發(fā)生的其它缺陷包括虛焊或漏焊，也稱為開路，如果助焊劑沒有涂在PCB上時就會形成。但已有了一些行之有效的方法可用來解決這種問題，其中一種方法是采用風(fēng)刀技術(shù)。在對未來的設(shè)備和供應(yīng)商作任何評定之前，需要確定用波峰進(jìn)行焊接的板子的所有技術(shù)規(guī)格，因為這些可以決定所需機(jī)器的性能。 對于混和技術(shù)組裝件，一般在λ波前還采用了擾流波。對穿孔式元件來講單波就足夠了，線路板進(jìn)入波峰時，焊錫流動的方向和板子的行進(jìn)方向相反，可在元件引腳周圍產(chǎn)生渦流。在這些方法中，強(qiáng)制熱風(fēng)對流通常被認(rèn)為是大多數(shù)工藝?yán)锊ǚ搴笝C(jī)最有效的熱量傳遞方法。另外，由于雙面板和多層板的熱容量較大，因此它們比單面板需要更高的預(yù)熱溫度。它還可以用來蒸發(fā)掉所有可能吸收的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑，如果這些東西不被去除的話，它們會在過波峰時沸騰并造成焊錫濺射，或者產(chǎn)生蒸汽留在焊錫里面形成中空的焊點(diǎn)或砂眼。由于大多數(shù)助焊劑在焊接時必須要達(dá)到并保持一個活化溫度來保證焊點(diǎn)的完全浸潤，因此線路板在進(jìn)入波峰槽前要先經(jīng)過一個預(yù)熱區(qū)。從工藝角度上看，波峰焊機(jī)器只能提供很少一點(diǎn)最基本的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)調(diào)整。預(yù)熱還可以減少當(dāng)PCB接觸到熔化的焊料時元 件的熱沖擊和組件損壞。 由于組件在波峰上經(jīng)過的時間比形成焊點(diǎn)的時間要短得多，因此電路的預(yù)熱對于焊接技術(shù)來說是相當(dāng)重要的。焊劑加熱的溫度必須適當(dāng)，以保證最佳的反應(yīng)條件。波峰焊技術(shù)的質(zhì)量取決于:1. 熱量是否足以使焊劑熔化；2. PCB和組件必須加熱到能使焊料與電路板金屬形成合金；3. 焊劑必須達(dá)到一定溫度，以保證其活性及反應(yīng)能力，且能分解要焊接的金屬表面的氧化物和污垢；4. 必須對波峰溫度、傳送帶的速度、預(yù)熱溫度、波峰接觸時間和焊接密度這些參數(shù)進(jìn)行控制，否則，波峰焊會出現(xiàn)虛焊、橋焊等焊接缺陷。第二個波是一個平滑波，作用是幫助消除毛刺及焊橋。 根據(jù)機(jī)器所使用不同幾何形狀的波峰，波峰焊系統(tǒng)可以劃分成許多種。波峰焊的工藝與波形圖31顯示了波峰焊的焊接技術(shù)，焊料池中熔化的焊料向上噴射形成一個凸出的波形。有紅外線發(fā)熱可以使電路底板受熱均勻。助焊劑的作用是在電路底板的焊接面上形成以保護(hù)膜。助焊劑添加區(qū)主要是由紅外線感應(yīng)器及噴嘴組成。波峰焊的簡介 波峰焊錫機(jī)主要是由運(yùn)輸帶，助焊劑添加區(qū)，預(yù)熱區(qū)，錫爐組成。Fax: 652899411Email: ndevan插圖：圖1：CoN▼2▼Tour波峰有助于減少錫渣并提高焊點(diǎn)的浸潤性。 它同時還包括很多先進(jìn)的特性，比如統(tǒng)計過程控制和遠(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。 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)。 48,000到80,000美元可以買到一臺中等產(chǎn)量的機(jī)器。 ，采用發(fā)泡式或噴霧式助焊劑涂敷設(shè)備。 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。而且對所有生產(chǎn)設(shè)備而言，檢查每個工程數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確性也是很重要的，最好的方法是在購買前用機(jī)器先運(yùn)行一下板子。它可以使所有在第一次由于留有空氣使得焊接不夠好的穿孔焊點(diǎn)重新填注焊錫，而不會影響到正常的焊點(diǎn)。風(fēng)刀位于焊槽的出口處，以與水平呈40176。 風(fēng)刀去橋接技術(shù) 在各種機(jī)器類型里，還有很多先進(jìn)的補(bǔ)充選項。 如果使用一臺中型的機(jī)器，其功藝可以分為氮?dú)夤に嚭涂諝夤に?。類似地，考慮一下減少焊錫模塊的維護(hù)和減少助焊劑涂敷裝置的維護(hù)也可以取得較短的維護(hù)時間。在選擇波峰焊設(shè)備時，必須要考慮各個系統(tǒng)的MTBF(平均無故障時間)及其MTTR(平均修理時間)。 生產(chǎn)率問題 許多用戶使用自動化在線式設(shè)備一周七天地進(jìn)行制造和組裝。 象合約制造商這樣的用戶對于所焊接的產(chǎn)品設(shè)計不會有一個總的控制，因此他們要尋求更寬的工藝范圍，這可以通過采用有腐蝕性的助焊劑然后進(jìn)行清洗的方法來達(dá)到。通常需要折衷考慮上述兩個方面的因素，因此必須確定減少維護(hù)以及由于焊點(diǎn)浸潤更好因而缺陷率降低所節(jié)省下來的成本。采用惰性氣體也可減少錫渣并節(jié)省費(fèi)用。如果在錫槽里聚集有錫渣，則錫渣進(jìn)入波峰里面的可能性會增加?？梢栽诓ǚ迳细郊右粋€閉環(huán)控制使波峰的高度保持不變，將一個感應(yīng)器安裝在波峰上面的傳送鏈導(dǎo)軌上，測量波峰相對于PCB的高度，然后用加快或降低錫泵速度來保持正確的浸錫高度。使用中出現(xiàn)問題會嚴(yán)重影響制定的最低利潤指標(biāo)，不僅僅是因為作現(xiàn)場更換時會產(chǎn)生的費(fèi)用，而且由于客戶發(fā)現(xiàn)到了質(zhì)量問題，因而對今后的銷售也會有影響。如果助焊劑不夠或預(yù)熱階段運(yùn)行不正確的話則會造成頂面浸潤不良。這是在PCB離開波峰時用一個風(fēng)刀向熔化的焊點(diǎn)吹出一束熱空氣或氮?dú)?，這種和PCB一樣寬的風(fēng)刀可以在整個PCB寬度上進(jìn)行完全質(zhì)量檢查，消除橋連或短路并減少運(yùn)行成本。 避免缺陷 隨著目前元器件變得越來越小而PCB越來越密，在焊點(diǎn)之間發(fā)生橋連和短路的可能性也因此有所增加。這種波比較窄，擾動時帶有較高的垂直壓力，可使焊錫很好地滲入到安放緊湊的引腳和表面安裝元件(SMD)焊盤之間，然后用λ波完成焊點(diǎn)的成形。這就象是一種洗刷，將上面所有助焊劑和氧化膜的殘余物去除，在焊點(diǎn)到達(dá)浸潤溫度時形成浸潤。 在預(yù)熱之后，線路板用單波(λ波)或雙波(擾流波和λ波)方式進(jìn)行焊接。 目前波峰焊機(jī)基本上采用熱輻射方式進(jìn)行預(yù)熱，最常用的波峰焊預(yù)熱方法有強(qiáng)制熱風(fēng)對流、電熱板對流、電熱棒加熱及紅外加熱等。 波峰焊機(jī)預(yù)熱段的長度由產(chǎn)量和傳送帶速度來決定，產(chǎn)量越高，為使板子達(dá)到所需的浸潤溫度就需要更長的預(yù)熱區(qū)。 助焊劑涂敷之后的預(yù)熱可以逐漸提升PCB的溫度并使助焊劑活化，這個過程還能減小組裝件進(jìn)入波峰時產(chǎn)生的熱沖擊。 生產(chǎn)工藝過程 線路板通過傳送帶進(jìn)入波峰焊機(jī)以后，會經(jīng)過某個形式的助焊劑涂敷裝置，在這里助焊劑利用波峰、發(fā)泡或噴射的方法涂敷到線路板上。 波峰焊技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來設(shè)計專欄, 電路板設(shè)計, 生產(chǎn)專欄, 表面安裝技術(shù), 過孔裝配, 生產(chǎn)管理/控制上網(wǎng)時間：2000年02月01日生產(chǎn)工藝過程避免缺陷惰性焊接生產(chǎn)率問題采用何種波峰焊接方法?風(fēng)刀去橋接技術(shù)機(jī)器的選擇在大多數(shù)不需要小型化的產(chǎn)品上仍然在使用穿孔(TH)或混和技術(shù)線路板，比如電視機(jī)、家庭音像設(shè)備以及即將推出的數(shù)字機(jī)頂盒等，仍然都在用穿孔元件，因此需要用到波峰焊。 然而最終認(rèn)定需要作長期大量的評測，并且還應(yīng)包括第三方，比如對焊料系統(tǒng)整體性能的獨(dú)立測試，這些測試將用來檢驗供應(yīng)商最初提供的化學(xué)分析報告的正確性。同樣，總分值也會先規(guī)范成一個分?jǐn)?shù)，然后三種材料都會給一個加權(quán)值，從而算出整個焊料體系的最終得分。 終評階段 因為此次評測的目的是確定保持還是改變公司的現(xiàn)有焊料體系，因此下一步將在波峰焊助焊劑和返修材料中進(jìn)行類似的測試，這樣可對整個體系進(jìn)行評估，而不僅局限于焊膏。 本公司一直在用的是2號焊膏，試驗結(jié)果是6號焊膏分值較高。比如針床可測試性是評測中非常關(guān)心的問題而對于表面外觀情況的關(guān)注就要低一些，因此加權(quán)值可分別定為9和3。由于焊膏的稠度存在很大的差異，如果其稠度與預(yù)想的有差別時，公司不把焊膏處理掉也沒什么關(guān)系，但是如果焊膏在印刷時不能很好地滾動，則通常就會被扔掉。對所有缺陷進(jìn)行方差分析之后，如果兩個生產(chǎn)批次間存在統(tǒng)計偏差，則要根據(jù)各缺陷種類的數(shù)量確定規(guī)范化得分值。 DoE有一部分是對兩個生產(chǎn)批次進(jìn)行比較。然后將統(tǒng)計值轉(zhuǎn)化成0至10表示的分值，對缺陷統(tǒng)計來說數(shù)值高表示效果差，而不是我們通常意義上的高分表示好。對于很少發(fā)生的缺陷如橋連，采用總和計算；對于較為普遍的缺陷如錫球和錫珠，則采用平均值或中間值進(jìn)行缺陷統(tǒng)計。測試儀會記下板上的真正缺陷，其中元器件缺陷由于其與焊接過程無關(guān)，故而可將其去除。為檢測這一指標(biāo)，要將測試發(fā)現(xiàn)的所有假缺陷都記錄下來，所謂假缺陷是指那些重新測試時不會再次出現(xiàn)的缺陷。每塊板都要進(jìn)行徹底的檢查，當(dāng)然，檢驗員應(yīng)該經(jīng)過培訓(xùn)，以盡量減小檢驗判斷出現(xiàn)偏差。調(diào)整參數(shù)會引起結(jié)果發(fā)生偏差，引入一些沒有預(yù)計到的變量。這里沒有元器件掉落，因此此項試驗并不能對不同焊膏的粘著力進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分。 底面元件貼放之后，板子向下倒置10分鐘。 試驗開始后，測試板均采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程。 為了使評測結(jié)果更加清楚，我們采用下列步驟： 底面試驗 用A組印刷1至7號板 印刷后放置2小時 貼放元器件 貼放后放置2小時 將板翻轉(zhuǎn)后放置10分鐘 清點(diǎn)掉下元器件的數(shù)量和類型 重新貼放掉下的元器件 在空氣環(huán)境下將板子過再流焊 頂面試驗 用A組印刷1至7號板 貼放元器件 在空氣環(huán)境下將板子過再流焊 注意每種焊膏均按這種步驟進(jìn)行試驗。試驗還根據(jù)最符合效率的方式進(jìn)行設(shè)置，因為試驗中如果要不斷地改換焊膏以及清洗漏印模板會使效率降低。 上述四種參數(shù)每一個的上下極限值都經(jīng)過認(rèn)真研究加以確定，比如兩個保持時間的上下限值分別為2小時和0小時，批次的極限值可簡單確定為不同供應(yīng)商兩個不同批次，焊接環(huán)境則采用氮?dú)夂涂諝?。首先是挑選被測焊膏參數(shù)，參數(shù)越少試驗的次數(shù)也越少。