波峰焊機(jī)械結(jié)構(gòu)培訓(xùn)講義

1、-機(jī)械結(jié)構(gòu)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)部分2014-11-26冶金連接冶金連接軟釬焊：它是利用熔點(diǎn)低于軟釬焊：它是利用熔點(diǎn)低于315 的填充金屬的填充金屬 對(duì)基體金屬的對(duì)基體金屬的潤(rùn)濕潤(rùn)濕作用，而達(dá)到連接作用，而達(dá)到連接 目的的一種方法。目的的一種方法。硬釬焊：利用熔點(diǎn)高于硬釬焊：利用熔點(diǎn)高于427 的填充金屬，靠的填充金屬，靠 潤(rùn)濕潤(rùn)濕和和擴(kuò)散擴(kuò)散作用而獲得連接強(qiáng)度的連作用而獲得連接強(qiáng)度的連 接方法。接方法。焊接：焊接： 靠基體金屬靠基體金屬擴(kuò)散擴(kuò)散作用，采用或不采用作用，采用或不采用 填充金屬而形成接頭的連接方法。填充金屬而形成接頭的連接方法。 波峰焊接焊點(diǎn)形成的基本過程取決于焊料和基體金屬波峰焊接焊點(diǎn)形

2、成的基本過程取決于焊料和基體金屬結(jié)合面間的潤(rùn)濕作用，也正是基體金屬被熔融焊料的物結(jié)合面間的潤(rùn)濕作用，也正是基體金屬被熔融焊料的物理潤(rùn)濕過程形成了結(jié)合界面。理潤(rùn)濕過程形成了結(jié)合界面。1） = = 180 ，完全不潤(rùn)濕。，完全不潤(rùn)濕。2） 180 90 ，缺乏潤(rùn)濕親合力。，缺乏潤(rùn)濕親合力。3） 90 M ，臨界潤(rùn)濕狀態(tài)，通常取，臨界潤(rùn)濕狀態(tài)，通常取M 75 。 4） M ，良好潤(rùn)濕狀態(tài)。，良好潤(rùn)濕狀態(tài)。 5） = = 0 ，完全潤(rùn)濕。，完全潤(rùn)濕。 1）表面均勻性：焊盤的形狀、元件腳形狀等）表面均勻性：焊盤的形狀、元件腳形狀等2）局部污染：金屬氧化物、硫化物、非金屬雜質(zhì)、氣體等）局部污染：金屬氧化物

3、、硫化物、非金屬雜質(zhì)、氣體等3）焊接時(shí)間：合理加長(zhǎng)焊接時(shí)間可以提高潤(rùn)濕效果）焊接時(shí)間：合理加長(zhǎng)焊接時(shí)間可以提高潤(rùn)濕效果4）助焊劑：主要體現(xiàn)在清洗污染表面及表面自由能量）助焊劑：主要體現(xiàn)在清洗污染表面及表面自由能量5）材料）材料:焊料的不同直接決定潤(rùn)濕的程度焊料的不同直接決定潤(rùn)濕的程度6）表面粗糙度：粗糙表面的溝紋形成毛細(xì)管作用）表面粗糙度：粗糙表面的溝紋形成毛細(xì)管作用7）焊接溫度：潤(rùn)濕速度隨溫度的升高而增加）焊接溫度：潤(rùn)濕速度隨溫度的升高而增加8）其它：熔融焊料的靜壓、焊料的內(nèi)聚力等）其它：熔融焊料的靜壓、焊料的內(nèi)聚力等 原子擴(kuò)散及表面存在的未飽和鍵是產(chǎn)生表面能的主要因原子擴(kuò)散及表面存在的未飽

4、和鍵是產(chǎn)生表面能的主要因素，它決定了影響系統(tǒng)潤(rùn)濕或者不潤(rùn)濕的力的平衡起著重素，它決定了影響系統(tǒng)潤(rùn)濕或者不潤(rùn)濕的力的平衡起著重要的作用；一旦焊料潤(rùn)濕了表面，則表面鍵相互飽和，而要的作用；一旦焊料潤(rùn)濕了表面，則表面鍵相互飽和，而且原子級(jí)的表面能使連接界面具有很高的強(qiáng)度和可靠性。且原子級(jí)的表面能使連接界面具有很高的強(qiáng)度和可靠性。焊料焊料合金層合金層基體金屬基體金屬涂覆助焊劑涂覆助焊劑 預(yù)加熱預(yù)加熱 浸波峰焊錫浸波峰焊錫 冷卻冷卻Applying flux. pre-heater soldering cooling 1 1）從預(yù)熱段到焊接前的溫度跌落）從預(yù)熱段到焊接前的溫度跌落（下降下降）最大小于最大

5、小于55 （ dtl5dtl5 ）。 2 2）兩波峰焊接之間的溫度跌落最大小于）兩波峰焊接之間的溫度跌落最大小于5050 （dtl50dtl50，高可靠產(chǎn)品高可靠產(chǎn)品dt2dt23030）。）。 3 3）兩波峰焊接時(shí)間之和一般為）兩波峰焊接時(shí)間之和一般為4 4秒，不得小于秒，不得小于3 3秒秒 （t2+t3t2+t33-53-5秒）。秒）。 4 4）波峰的峰值溫度與預(yù)熱溫度之差小于）波峰的峰值溫度與預(yù)熱溫度之差小于150150 ( (T3-T1150)T3-T1150)。 接駁接駁控制控制輸送輸送噴霧噴霧預(yù)熱預(yù)熱錫爐錫爐冷卻冷卻洗爪洗爪排風(fēng)排風(fēng)機(jī)架機(jī)架排風(fēng)排風(fēng)氮?dú)獾獨(dú)馀棚L(fēng)排風(fēng)機(jī)架機(jī)架:設(shè)備各零

6、部件的承載框架設(shè)備各零部件的承載框架運(yùn)輸運(yùn)輸:夾持夾持PCB以一定的速度和傾角經(jīng)過波峰焊接的各工藝區(qū)的以一定的速度和傾角經(jīng)過波峰焊接的各工藝區(qū)的PCB載體載體錫爐錫爐:產(chǎn)生波峰焊接工藝所要求的特定的液態(tài)焊料波峰產(chǎn)生波峰焊接工藝所要求的特定的液態(tài)焊料波峰噴霧噴霧:往往PCB上均勻的涂覆助焊劑上均勻的涂覆助焊劑預(yù)熱預(yù)熱:避免焊接時(shí)避免焊接時(shí)PCB急劇受熱、助焊劑中溶劑揮發(fā)及激活助焊劑中的活性物質(zhì)急劇受熱、助焊劑中溶劑揮發(fā)及激活助焊劑中的活性物質(zhì)洗爪洗爪:清洗鏈爪上的雜物清洗鏈爪上的雜物接駁接駁:保證保證PCB從插件線體順利的進(jìn)入波峰焊接傳送系統(tǒng)從插件線體順利的進(jìn)入波峰焊接傳送系統(tǒng)冷卻冷卻:降低熱能

7、對(duì)元器件的損害，提高降低熱能對(duì)元器件的損害，提高PCB基板銅箔的粘接強(qiáng)度等基板銅箔的粘接強(qiáng)度等氮?dú)獾獨(dú)?降低焊料氧化、提高焊接強(qiáng)度等降低焊料氧化、提高焊接強(qiáng)度等其它其它鋼絲刀鋼絲刀:降低降低PCB在焊接中的變形在焊接中的變形自動(dòng)加錫自動(dòng)加錫:及時(shí)補(bǔ)加因焊接損失的焊料及時(shí)補(bǔ)加因焊接損失的焊料風(fēng)刀風(fēng)刀:冷風(fēng)到形成風(fēng)簾效果，熱風(fēng)刀消除連焊冷風(fēng)到形成風(fēng)簾效果，熱風(fēng)刀消除連焊控制控制:對(duì)系統(tǒng)各部件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理對(duì)系統(tǒng)各部件的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理1）助焊劑的功能及成份）助焊劑的功能及成份功能功能:化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化成份成份活性劑活性劑:化學(xué)凈化和防止基

8、體金屬表面重新氧化化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化稀釋劑稀釋劑:化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化發(fā)泡劑發(fā)泡劑:化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化2）涂覆系統(tǒng)的作用及技術(shù)要求）涂覆系統(tǒng)的作用及技術(shù)要求作用作用:將助焊劑自動(dòng)而高效地涂覆到將助焊劑自動(dòng)而高效地涂覆到PCB的被焊面上的被焊面上要求要求a.涂覆層應(yīng)均勻一致，對(duì)被焊接表面覆蓋性好涂覆層應(yīng)均勻一致，對(duì)被焊接表面覆蓋性好b.涂覆的厚度適宜，無多余的助焊劑流淌涂覆的厚度適宜，無多余的助焊劑流淌c.涂覆效率高，在保證焊接要求的前提下助焊劑消耗量最少涂覆效率高，在保證焊接要求的

9、前提下助焊劑消耗量最少d.環(huán)保性好環(huán)保性好3）助焊劑涂覆方式的分類）助焊劑涂覆方式的分類刷涂涂覆法刷涂涂覆法浸涂涂覆法浸涂涂覆法噴流涂覆法噴流涂覆法泡沫涂覆法泡沫涂覆法噴霧涂覆法噴霧涂覆法直接噴霧涂覆法直接噴霧涂覆法旋篩噴霧涂覆法旋篩噴霧涂覆法超聲噴霧涂覆法超聲噴霧涂覆法助焊劑涂覆方式助焊劑涂覆方式4）發(fā)泡式涂覆方法分析）發(fā)泡式涂覆方法分析結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格低廉價(jià)格低廉維修方便維修方便溶劑揮發(fā)快溶劑揮發(fā)快容易氧化容易氧化預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)涂覆量偏多涂覆量偏多5）噴霧式涂覆方法分析）噴霧式涂覆方法分析涂覆均勻涂覆均勻涂覆量可控制涂覆量可控制不易揮發(fā)不易揮發(fā)雜質(zhì)不易混入雜質(zhì)不易混入結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)

10、復(fù)雜易污染設(shè)備易污染設(shè)備噪音大噪音大故障率高故障率高6）噴霧式涂覆控制原理圖）噴霧式涂覆控制原理圖7）步進(jìn)馬達(dá)噴霧結(jié)構(gòu)分析）步進(jìn)馬達(dá)噴霧結(jié)構(gòu)分析8）無桿氣缸噴霧結(jié)構(gòu)分析）無桿氣缸噴霧結(jié)構(gòu)分析9）超聲波噴霧結(jié)構(gòu)分析）超聲波噴霧結(jié)構(gòu)分析超聲波噴霧超聲波噴霧步進(jìn)馬達(dá)噴霧步進(jìn)馬達(dá)噴霧驅(qū)動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)部件司服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)部件傳動(dòng)部件同步皮帶滾珠絲桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)直線軸承直線導(dǎo)軌10）噴霧涂覆方式特性比較）噴霧涂覆方式特性比較1）預(yù)熱系統(tǒng)的作用及技術(shù)要求）預(yù)熱系統(tǒng)的作用及技術(shù)要求作用作用要求要求促使助焊劑活性的充分發(fā)揮促使助焊劑活性的充分發(fā)揮除去助焊劑中過多的揮發(fā)物質(zhì)除去助焊劑中過多的揮發(fā)物質(zhì)減小波峰焊

11、接時(shí)的熱沖擊減小波峰焊接時(shí)的熱沖擊減小元器件的熱劣化減小元器件的熱劣化提高生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率溫度調(diào)節(jié)范圍寬，室溫溫度調(diào)節(jié)范圍寬，室溫 250250范圍內(nèi)可調(diào)范圍內(nèi)可調(diào)應(yīng)有一定的預(yù)熱長(zhǎng)度應(yīng)有一定的預(yù)熱長(zhǎng)度不應(yīng)有可見的明火不應(yīng)有可見的明火對(duì)助焊劑系統(tǒng)影響要小對(duì)助焊劑系統(tǒng)影響要小耐沖擊、振動(dòng)、可靠性高、維修方便耐沖擊、振動(dòng)、可靠性高、維修方便2）預(yù)熱方式的分類）預(yù)熱方式的分類預(yù)熱方式預(yù)熱方式輻射式輻射式(輻射輻射)-容積式容積式(傳導(dǎo)、對(duì)流傳導(dǎo)、對(duì)流)-組合式組合式(容積、輻射容積、輻射)-發(fā)熱管加熱發(fā)熱管加熱平板加熱平板加熱紅外燈管加熱紅外燈管加熱熱風(fēng)加熱熱風(fēng)加熱熱風(fēng)、平板加熱熱風(fēng)、平板加熱熱風(fēng)

12、、發(fā)熱管加熱熱風(fēng)、發(fā)熱管加熱3）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之射燈預(yù)熱）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之射燈預(yù)熱射燈射燈高溫玻璃高溫玻璃框架框架4）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之加熱管預(yù)熱）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之加熱管預(yù)熱加熱管加熱管框架框架5）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之純熱風(fēng)預(yù)熱）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之純熱風(fēng)預(yù)熱發(fā)熱絲發(fā)熱絲馬達(dá)馬達(dá)框架框架整流板整流板6）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之微熱風(fēng)預(yù)熱）常用預(yù)熱結(jié)構(gòu)之微熱風(fēng)預(yù)熱熱風(fēng)馬達(dá)熱風(fēng)馬達(dá)框架框架發(fā)熱板、整流板發(fā)熱板、整流板7）各預(yù)熱方式特性比較）各預(yù)熱方式特性比較項(xiàng)目項(xiàng)目加熱管預(yù)熱加熱管預(yù)熱射燈預(yù)熱射燈預(yù)熱純熱風(fēng)預(yù)熱純熱風(fēng)預(yù)熱微熱風(fēng)預(yù)熱微熱風(fēng)預(yù)熱溫度均勻性溫度均勻性差一般一般好控溫精度控溫精度差高一般高熱效率熱效率低高一般一般維護(hù)方便

13、性維護(hù)方便性一般困難困難易加工成本加工成本低偏高偏高高安全性安全性極差好差好8）常見預(yù)熱結(jié)構(gòu)組合方式）常見預(yù)熱結(jié)構(gòu)組合方式9）預(yù)熱特性圖之熱風(fēng)預(yù)熱）預(yù)熱特性圖之熱風(fēng)預(yù)熱發(fā)熱板發(fā)熱板+微熱風(fēng)微熱風(fēng)10）預(yù)熱特性圖之混合預(yù)熱射燈+發(fā)熱板+微熱風(fēng)11）預(yù)熱特性圖對(duì)比分析）預(yù)熱特性圖對(duì)比分析發(fā)熱板+微熱風(fēng)(1,2,3溫區(qū))射燈(1溫區(qū))+發(fā)熱板+微熱風(fēng)(2,3溫區(qū))對(duì)比第1,2,3溫區(qū)溫度設(shè)定()160 170 180160 170 180錫爐溫度設(shè)定()250250運(yùn)輸速度設(shè)定MM/MIN12001200預(yù)熱最大溫度()117.9133.8后者效率高橫向溫度均勻性(裸板)117.9-115.5=2.

14、4133.8-130.2=3.6前者均勻性好縱向溫度均勻性(裸板)117.9-114.1=3.8133.4-130.2=3.2后者均勻性好 B F A D C EPCB測(cè)試點(diǎn)位置275MM380MM 結(jié)論結(jié)論:從兩種預(yù)熱方式的曲線可以看出：從兩種預(yù)熱方式的曲線可以看出：1.發(fā)熱板發(fā)熱板+微熱風(fēng)微熱風(fēng)(1,2,3溫區(qū)溫區(qū))從從3060秒時(shí)間段升秒時(shí)間段升溫到溫到70度，度，120秒時(shí)最高升溫到秒時(shí)最高升溫到117.9度度.幾個(gè)測(cè)幾個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的同步性即均勻性很好溫點(diǎn)的同步性即均勻性很好,小于小于5度度.2.射燈射燈(1溫區(qū)溫區(qū))+發(fā)熱板發(fā)熱板+微熱風(fēng)微熱風(fēng)(2,3溫區(qū)溫區(qū))從從3060秒時(shí)間段升溫到

15、秒時(shí)間段升溫到100度，比標(biāo)準(zhǔn)預(yù)熱方式提高度，比標(biāo)準(zhǔn)預(yù)熱方式提高30度度, 120秒時(shí)最高升溫到秒時(shí)最高升溫到133.8度度,也提高了也提高了15.9度度,幾個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的均勻性也小于幾個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的均勻性也小于5度度.3.混合預(yù)熱方式不僅熱效率高混合預(yù)熱方式不僅熱效率高,還能消除各種缺還能消除各種缺陷陷, 滿足各種助焊劑的要求滿足各種助焊劑的要求.1）釬料波峰發(fā)生器的作用及要求）釬料波峰發(fā)生器的作用及要求作用：作用：要求要求減小波峰焊接時(shí)的熱沖擊減小波峰焊接時(shí)的熱沖擊有優(yōu)良的波峰動(dòng)力學(xué)特性有優(yōu)良的波峰動(dòng)力學(xué)特性波峰平穩(wěn)，高度可調(diào)波峰平穩(wěn)，高度可調(diào)具備一定的抑制高溫焊料氧化的能力具備一定的抑制高溫焊料

16、氧化的能力在保證熱容量的情況下，力求容量最小在保證熱容量的情況下，力求容量最小熱工特性好，節(jié)能省電，完善的溫度自動(dòng)控制措施熱工特性好，節(jié)能省電，完善的溫度自動(dòng)控制措施盡可能的使焊料槽內(nèi)的焊料在工作中加入循環(huán)過程盡可能的使焊料槽內(nèi)的焊料在工作中加入循環(huán)過程溫度均勻，不可有過熱點(diǎn)溫度均勻，不可有過熱點(diǎn)雜質(zhì)金屬對(duì)焊料槽的污染要小雜質(zhì)金屬對(duì)焊料槽的污染要小2）釬料波峰發(fā)生器的分類）釬料波峰發(fā)生器的分類波峰發(fā)生器波峰發(fā)生器金屬泵式金屬泵式-電磁泵式電磁泵式-離心泵式離心泵式螺旋泵螺旋泵(軸流泵軸流泵)式式齒輪泵式齒輪泵式傳導(dǎo)式傳導(dǎo)式感應(yīng)式感應(yīng)式直流式直流式單相交流式單相交流式單相交流式單相交流式三相交流

17、式三相交流式3）離心泵式釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理）離心泵式釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理馬達(dá)馬達(dá)泵葉泵葉錫槽錫槽噴口噴口流道流道4）離心泵泵葉結(jié)構(gòu)）離心泵泵葉結(jié)構(gòu)漸開線式漸開線式直線式直線式5）軸流泵式釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理）軸流泵式釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理馬達(dá)馬達(dá)泵葉泵葉錫槽錫槽噴口噴口流道流道6）軸流泵泵葉結(jié)構(gòu)）軸流泵泵葉結(jié)構(gòu)7）齒輪泵式釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理）齒輪泵式釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理8）感應(yīng)式電磁泵釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理）感應(yīng)式電磁泵釬料波峰發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理9）釬料波峰整平技術(shù)）釬料波峰整平技術(shù)整流結(jié)構(gòu)整流結(jié)構(gòu)阻尼型阻尼型-分流型分流型-迷宮型整流結(jié)構(gòu)迷宮型整流結(jié)構(gòu)板式結(jié)構(gòu)板式結(jié)構(gòu)篩孔板式篩孔板

18、式板篩復(fù)合式板篩復(fù)合式導(dǎo)流片式導(dǎo)流片式方格柵式方格柵式導(dǎo)流、格柵復(fù)合式導(dǎo)流、格柵復(fù)合式10）釬料波形調(diào)控技術(shù)）釬料波形調(diào)控技術(shù)過板示意圖過板示意圖結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖1）傳送系統(tǒng)的作用及要求）傳送系統(tǒng)的作用及要求作用：作用：要求要求使使PCB能以某一角度和速度經(jīng)過波峰，獲得良好的焊接能以某一角度和速度經(jīng)過波峰，獲得良好的焊接傳送平穩(wěn)、無抖動(dòng)和振動(dòng)現(xiàn)象，噪音小傳送平穩(wěn)、無抖動(dòng)和振動(dòng)現(xiàn)象，噪音小能在某一給定的速度范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)能在某一給定的速度范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)夾送角度可以在夾送角度可以在4 7 之間調(diào)整之間調(diào)整有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶蝕、不粘錫等有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不溶蝕、不粘錫等裝卸方便，維修容易裝卸方便，維修容易結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)其它結(jié)構(gòu)無干涉結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)其它結(jié)構(gòu)無干涉有良好的的物理性能，不易變形等有良好的的物理性能，不易變形等夾送寬度可以隨夾送寬度可以隨PCB不同而調(diào)節(jié)不同而調(diào)節(jié)2）傳送系統(tǒng)的分類）傳送系統(tǒng)的分類1）設(shè)備的安裝條件）設(shè)備的安裝條件a.a.海撥高度海撥高度0100001000m m，濕度濕度3095%3095%（非凝結(jié)）（非凝結(jié)）b.b.抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度5.55.5MpaMpa、強(qiáng)度等級(jí)為強(qiáng)度等級(jí)為C10C10的平整地面的平整地面c.c.工作環(huán)境溫度：工作環(huán)境溫度：5 54