00258影響波峰焊質(zhì)量分析

1、影響波峰焊質(zhì)量分析摘要：本文分析了波峰焊各技術(shù)參數(shù)對(duì)焊接質(zhì)量的影響，并簡(jiǎn)介焊接質(zhì)量的控制及焊料保護(hù)措施。波峰焊接技術(shù)的普及和應(yīng)用，對(duì)電子產(chǎn)品裝聯(lián)工藝技術(shù)進(jìn)步的影響有劃時(shí)代的意義，它實(shí)現(xiàn)了軟釬接的自動(dòng)化，大幅度地提高了生效率，而且對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量狀況的改善也是極為明顯的。在廣泛使用波峰焊接技術(shù)的情況下，采取一些切實(shí)可行的質(zhì)量控制措施，確保軍用設(shè)備的高可靠性，成為波峰焊工藝生產(chǎn)中一項(xiàng)任務(wù)。波峰焊接技術(shù)質(zhì)量分析印制板的可焊性進(jìn)行波峰焊接的印刷板上必須涂阻焊劑，留下需要焊接的部分，這樣有利于焊接。這是由于在涂印阻焊劑后，有阻焊劑地方表面張力加大，而減少了焊盤(pán)的表面張力。影響焊接質(zhì)量的還有與元器件引線相匹配的

2、的孔。如孔徑大了，就會(huì)產(chǎn)生空洞現(xiàn)象。而孔徑小了，造成插元件困難，影響裝配速度。一般孔徑比元器件引線要大 20-30u為最好。焊盤(pán)與焊盤(pán)之間要盡量保持一段距離，位置安排適才有助于焊接。焊盤(pán)的大小也是個(gè)影響因素，太大或太小都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題，另外，引線伸出焊盤(pán)的長(zhǎng)短也要保持適中，引線過(guò)長(zhǎng)，上錫量少，引線過(guò)短，易引起虛焊，一般取 2-3mm。我們?nèi)?3mm。溫度（預(yù)熱溫度和波峰槽的溫度）預(yù)熱是波峰焊機(jī)不可缺少的一部分，掌握預(yù)熱溫度可減少或避免焊點(diǎn)拉尖和圓缺，預(yù)熱溫度控制在 70-900c。這個(gè)溫度是指印制板焊接面通過(guò)預(yù)熱器所測(cè)得的溫度，也正好是焊劑的活化溫度，其助焊作用最佳。如果預(yù)熱溫度超過(guò) 900c

3、，則泡沫助焊劑就會(huì)干枯而失去流動(dòng)性，增加釬料和基體金屬的表面張力，將引起橋接，焊料堆積，板面上有飛濺的小錫粒等焊接質(zhì)量問(wèn)題。預(yù)熱溫度不足，涂布在印制板上的焊液不能全部汽化掉，這樣在浸焊時(shí)，一旦接觸到高溫焊錫立即汽化形成氣泡阻礙了焊料與底盤(pán)的結(jié)合，很容易形成蜂窩式的虛焊，預(yù)熱溫度不足，還會(huì)使涂布在印制板焊點(diǎn)上的焊劑不能全部活化，造成吃錫太少或根本吃不上錫，影響焊接質(zhì)量。波峰焊槽的錫溫對(duì)焊接的質(zhì)量影響也很大。錫溫若偏低，焊錫波峰的流動(dòng)性就變差，表面張力大，易造成虛焊和拉尖等庇病，失去波峰焊接所應(yīng)具有的優(yōu)越性。若錫溫偏高，有可能造成元器件受高溫而變質(zhì)損壞，同時(shí)錫溫偏高，亦會(huì)加速錫的表面氧化。夏季波峰

4、焊槽溫度取 2500c，冬季取 2600c。助焊劑波峰焊接工藝中，助焊劑是必不可少的輔料。良好的助焊劑應(yīng)能清除焊接物表面的氧化物，并能防止高溫下焊面的再氧化，對(duì)表面張力的平衡施加影響，減小接觸角，促進(jìn)釬料漫流。合理涂布助焊劑對(duì)提高焊接質(zhì)量非常有利，而助焊劑的濃度大小又直接影響到助焊劑的涂布。當(dāng)助焊劑比重在時(shí)，泡沫發(fā)粘影響涂布的均勻性，預(yù)熱時(shí)也很難使其全部活化。這對(duì)于焊接效果來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)了明顯的不利影響，焊后殘留余物也太多，影響印制板的清潔。當(dāng)焊劑濃度小，在印制板運(yùn)行過(guò)程中易流失，而印制板實(shí)際得到助焊劑減少，大大削弱了助焊的作用。根據(jù)比較按助焊劑的比重來(lái)確定，一般是在其比重為 0.8g/cm3-0

5、.83g/cm3間選擇，夏季取 0.8g/cm3，冬季取0.82 g/cm3。波峰高度波峰高度的升高和降低直接影響到波峰的平穩(wěn)程度及波峰表面焊錫的流動(dòng)性。適當(dāng)?shù)牟ǚ甯叨瓤梢员ＷC印制板有良好的壓錫深度，使焊點(diǎn)能充分與焊錫接觸。平穩(wěn)的波峰可使整塊印制板在焊接時(shí)間內(nèi)都能得到均勻的焊接。當(dāng)波峰焊偏高時(shí)，表明泵內(nèi)液態(tài)焊料的流速增大。雷諾數(shù)值增大將使液態(tài)流體進(jìn)行湍流（紊流）狀態(tài)，導(dǎo)致波峰不易穩(wěn)定，造成印制板漫錫，使元器件損壞。但對(duì)于波峰上的印制（ pcb）的壓力增大，這有利于焊縫的填充。但易引起拉尖、橋接等缺陷。波偏低時(shí)，泵內(nèi)液態(tài)釬料流體流速低并為層流態(tài)，因而波峰跳動(dòng)小，平穩(wěn)。焊錫的流動(dòng)性變差了，容易產(chǎn)生

6、吃錫量不夠，錫點(diǎn)不飽滿等缺陷。按照釬料波峰動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分析，波峰的工作高度取 10mm效果最佳。印制板的傳送速度與夾送傾角釬焊時(shí)間往往可以用傳送速度表示出來(lái)。被焊表面浸入和退出熔化釬料波峰的速，對(duì)潤(rùn)濕質(zhì)量，釬料層的均勻性和厚度影響很大。焊料被吸收到印制板焊盤(pán)孔內(nèi)，立即產(chǎn)生熱交換。當(dāng)印制板離開(kāi)波峰時(shí)，放出潛熱。焊料由液相變?yōu)楣滔唷．?dāng)焊料槽溫度在 2500c2600c左右，焊區(qū)溫度就在 2450c左右，焊接時(shí)間應(yīng)在 3-5秒左右。也就是說(shuō)印制板某一引線腳與錫的接觸時(shí)間為 3-5秒，但由于室內(nèi)溫度的變化助焊劑的性能和錫的溫度不同，接觸時(shí)間就要有所不同，因此，行進(jìn)速度要有所控制和調(diào)節(jié)。印制線路板沿著傾

7、斜角度運(yùn)動(dòng)時(shí) a角越大越好，越能消除拉尖，通過(guò)試驗(yàn)摸索到傳送裝置傾斜 6-70是有助于把釬料更快的剝離使之返回波峰。防氧化油的使用液態(tài)狀的高溫焊料很容易氧化，這不僅使錫的浪費(fèi)量很大，還會(huì)影響焊接質(zhì)量。最好的辦法是使用防氧化焊料。投如金屬氧化片?；蛟诤噶喜蹆?nèi)噴一層防氧化油來(lái)減緩焊料的氧化，減少橋接現(xiàn)象。質(zhì)量好的防氧化油含有適量激活劑，它會(huì)提高助焊劑的功效。一般采用布油泵來(lái)控制防氧化油的用量，使印制板表面基本不粘染防氧化油。波峰焊接質(zhì)量控制措施消除焊點(diǎn)拉尖焊點(diǎn)的拉尖是多余的焊料凝固在引線端部形成不規(guī)律的錐狀的錫體，這是焊點(diǎn)的多余部分，是焊的庇病之一。采取消除焊點(diǎn)拉尖的辦法是：控制錫鍋溫度在 250

8、0c-2600c，不能讓錫溫波動(dòng)很大。傳送速度快和慢都易造成拉尖，傳送速度應(yīng)控制在以 2450c為最合適的釬接時(shí)間為 3秒左右。印制線路板與波峰夾角控制在 6-70，如果角度過(guò)大或過(guò)小都易造成焊點(diǎn)的拉尖。元器件引線不氧化，可焊性好也可減少焊點(diǎn)拉尖。減少焊點(diǎn)的虛錫元器件引線在焊接前全部進(jìn)行搪錫， 100符合搪錫質(zhì)量要求。印制線路板設(shè)計(jì)與制造應(yīng)符合工藝要求。泡沫助焊劑的配比及濃度按工藝規(guī)定，定期進(jìn)行質(zhì)量檢查。形成飽滿的焊點(diǎn)控制印制線路板的預(yù)熱溫度（ 70-900c）。注意錫鍋的恒溫精度，溫度梯變化不能太大。嚴(yán)格按工藝要求對(duì)助焊劑進(jìn)行配比和測(cè)定是。印制線路板印刷阻焊劑。定期對(duì)焊料進(jìn)行測(cè)定和化學(xué)分析。

9、波峰焊接中焊料的保護(hù)焊料槽中各類物質(zhì)匯集，是產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)的地方。印制線路板上的銅箔、元器件的引線，各種連接端子及其鍍層全浸入焊料槽中，助焊劑殘留物，氧化油不斷涌入焊料槽，在槽中溶解而造成污染。這此污染直接影響了焊接質(zhì)量，是波峰焊的致命弱點(diǎn)。對(duì)釬料槽中的釬料污染物主要是銅，其次是鋅。除此外，還有各種合金組等。銅：銅和錫結(jié)合生成的化學(xué)物，使焊料的流動(dòng)性變差，表面張力增大。鋅：如含量達(dá) 0.005，就會(huì)對(duì)焊點(diǎn)外觀、釬料流動(dòng)性及潤(rùn)濕性造成不良影響，嚴(yán)重時(shí)焊接失效，整槽焊料報(bào)廢。金：金和鉛錫結(jié)合生成金屬化合物會(huì)使焊點(diǎn)失去光澤、變脆。為了保證焊接質(zhì)量，焊料要定期抽檢查，當(dāng)超過(guò)表中含量時(shí)，整槽焊料必須更

10、換。為了防止焊料的迅速污染，可采取適當(dāng)降低焊接溫度，焊接時(shí)間，印制板采用阻焊膜等對(duì)策，焊料槽補(bǔ)料時(shí)盡量做到選用純度高的焊料。焊接舉例在某型號(hào)印制板后期的焊接中，這臺(tái)波峰焊機(jī)（ 87年引進(jìn) 6tf/330，電磁波、空心波、單波峰）焊接機(jī)焊接時(shí)發(fā)生了較多的連焊和拉尖現(xiàn)象，尤其拉尖最為嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)這類焊點(diǎn)超過(guò)了總焊的 5以上。我們仔細(xì)檢查了焊接工藝條件并沒(méi)有改變，印制板、元器件等原材料也沒(méi)有變，唯一可能是我們對(duì)波峰焊機(jī)經(jīng)驗(yàn)不足，了解不夠。針對(duì)這一情況，我們請(qǐng)教了專家，對(duì)波峰焊接機(jī)使用的工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查和調(diào)整。如預(yù)熱不足，調(diào)整了預(yù)熱時(shí)間，由原來(lái)的 5秒調(diào)整到 10秒， 10秒調(diào)整到 20秒，清理了

11、預(yù)熱板，同時(shí)也適當(dāng)調(diào)整了預(yù)熱板與夾具間的距離。另一方面，助焊劑比重隨著環(huán)境溫度和焊板的多少不斷變化，需要我們經(jīng)常用密度計(jì)測(cè)量其比重，隨時(shí)添加助焊劑或稀釋劑，此法不光繁瑣，更重要的是人工方法很難掌握環(huán)境溫度變化和生產(chǎn)中動(dòng)態(tài)因素的影響，不能精確控制其比重，也無(wú)法判斷其雜質(zhì)的含量。針對(duì)此情況我們?cè)诓ǚ搴附訖C(jī)上加裝了（ tc-k1型）焊劑控制儀。它通過(guò)密度傳感器、溫度傳感器、液位傳感器、壽命傳感器，對(duì)焊劑在生產(chǎn)過(guò)程中的使用參數(shù)及時(shí)測(cè)量，校正補(bǔ)償，自動(dòng)供液調(diào)整，保證了焊接質(zhì)量。我們使用的助焊劑是北京無(wú)線電廠生產(chǎn)的，其比重為 0.83g/cm3，夏天我們?nèi)?0.80g/cm3，冬天取 0.81g/cm3-

12、0.82g/cm3。再者，焊料槽中錫的質(zhì)量也直接影響其質(zhì)量，印制板上的銅箔、元器件的引線、各種連接端子及其鍍層侵入、助焊劑的殘留物及氧化物的不斷涌入，在槽中溶解而造成污染，使得銅、鋅、金等各種合金組的含量超標(biāo)，針對(duì)此現(xiàn)象我們對(duì)錫槽進(jìn)行了清理，更換焊錫和高溫油，并在更換后的錫鍋時(shí)投加了金屬抗氧化片。改善了焊接質(zhì)量，對(duì)波峰高度也做了適當(dāng)調(diào)整。在某型號(hào)備份的焊接中，焊點(diǎn)的合格率在 98以上。綜上所述，使用波峰焊接機(jī)對(duì)印制板進(jìn)行焊接可獲得優(yōu)良的焊接效果，也可成倍地提高效率，是電子產(chǎn)品必不可少的。波峰焊的工藝發(fā)展，對(duì)電子產(chǎn)品的質(zhì)量保障和提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品能耗，縮短產(chǎn)品研制周期，具有明顯的效果，目前市場(chǎng)上更大功率，更大容錫量，具有三波峰的焊接質(zhì)量更好、生產(chǎn)效率更高的波