東日波峰焊操作流程及常見問題分析

1、東日SB-3S波峰焊操作工藝及常見問題分析摘 要：在當(dāng)今的電子行業(yè)中波峰焊已經(jīng)成為一種普遍的生產(chǎn)工藝,它自動(dòng)化程度高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)速度快、等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于批量生產(chǎn)。波峰焊技術(shù)的廣泛應(yīng)用,相對(duì)減少了生產(chǎn)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,有效的降低了生產(chǎn)成本。我公司所使用的波峰焊機(jī)為東日SB-3SSB-3型全自動(dòng)的波峰焊錫系統(tǒng)。它能自動(dòng)完成PCB板從涂覆助焊劑、預(yù)加熱、焊錫及冷卻等焊接的全部工藝過程，適用于無鉛錫料焊接，主要用于表面貼裝元件和短腳直插式元件及其之混裝型PCB板的整體焊錫；本文主要介紹東日SB-3SSB-3型波峰焊機(jī)德操作工藝流程和常見問題的分析及解決辦法。關(guān)鍵詞：波峰焊；生產(chǎn)工藝；助焊劑；常

2、見問題 1、引言溫州申甌通信設(shè)備有限公司是一家從事交換設(shè)備、光傳輸設(shè)備、機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)的高科技企業(yè)，也是國內(nèi)最具實(shí)力的噴碼設(shè)備制造商。我在公司的主要任務(wù)是向負(fù)責(zé)波峰焊工作的老師學(xué)習(xí)，從最初的電路板插件入手，了解波峰焊機(jī)的基本工作原理和技術(shù)指標(biāo)，掌握波峰焊機(jī)的操作方法，能夠獨(dú)立的完成對(duì)線路板進(jìn)行波峰焊的操作。 2、波峰焊的工作原理2.1 波峰焊的工作原理波峰焊的工作原理就是把融化了的焊錫，通過電機(jī)泵的作用將液態(tài)的焊錫形成一定形狀的波峰，然后將裝滿了元器件的PCB板放在傳送鏈條上，讓它以一定角度一定深度通過波峰表面從而實(shí)現(xiàn)了焊接的過程。波峰焊機(jī)在工作的時(shí)候，焊錫波峰的表面被一層氧化膜所覆蓋

3、，裝滿元器件PCB板的以一定速度前進(jìn)，當(dāng)前端的裝置觸碰到波峰的表面，氧化層被打破，氧化膜被向前推進(jìn)，這時(shí)整個(gè)PCB板都浸在焊錫之中，在這之前基板和引腳都已經(jīng)過加熱處理，此時(shí)被焊錫所橋聯(lián)。在離開波峰的時(shí)候，少量的焊料會(huì)因?yàn)闈?rùn)濕的力量、粘附在板上、并且由于表面張力的因素、會(huì)出現(xiàn)以針腳為中心收縮至最小的狀態(tài)、此時(shí)PCB與焊錫之間的潤(rùn)濕力大于兩焊盤之間的焊錫的內(nèi)聚作用力。所以焊點(diǎn)會(huì)形成圓整、飽滿。離開波峰后的多余焊錫、由于重力下降的作用、回落到錫爐中。 3、波峰焊機(jī)的準(zhǔn)備工作3.1波峰焊機(jī)的保潔每天早上來到車間要做波峰焊機(jī)的日常保養(yǎng)工作，首先，換掉鞋子戴好手套和口罩做好防護(hù)工作后，用碎布醮少量的清潔劑

4、擦干凈噴霧入口處感應(yīng)器感應(yīng)頭，用抹布醮清潔劑擦干凈錫爐隔離玻璃，然后是清除空氣過濾器中的積水，用清潔液清洗中間的氣隔要和發(fā)泡筒。清洗的方法一般都是先用酒精浸洗，再用刷子刷洗干凈。還有一樣最重要的是添加助焊劑，由于助焊劑中的成分揮發(fā)性不同，要用比重計(jì)測(cè)試，使其維持在比重0.83左右。3.2通電前檢查：（1）在日常的維護(hù)做好后就馬上進(jìn)行通電預(yù)熱的工作，但在通電之前必須檢查一下幾項(xiàng)。（2）檢查供給電源是否為本機(jī)額定的三相四線制電源。（3）檢查設(shè)備是否良好接地。（4）開啟抽風(fēng)系統(tǒng)電源。（5）生產(chǎn)前3小時(shí)開啟總電源,對(duì)錫缸里錫進(jìn)行加熱熔化。（6）檢查助焊劑量/錫量及清洗劑等,不夠立即增加。（7）檢查氣壓

5、是否調(diào)整為需要值。（8）檢查緊急制動(dòng)是否已彈起。（9）整機(jī)調(diào)整是否已完成。3.3開機(jī)操作檢查完電源及其他事項(xiàng)后，就可以啟動(dòng)電源，將預(yù)熱溫度設(shè)定為122度，這里的預(yù)熱溫度可根據(jù)面板元器件分布密集程度及板的耐熱性能綜合設(shè)定。將錫爐溫控器設(shè)置為為250度，當(dāng)錫爐溫度達(dá)到所要求值時(shí)，綠燈就會(huì)點(diǎn)亮，指示可以投入工作，按下運(yùn)輸按鈕，輸送帶開始運(yùn)轉(zhuǎn)，按下預(yù)熱按鈕，預(yù)熱器開始加熱。按下波峰按鈕，調(diào)整變頻器面板按掣，使波峰達(dá)到要求高度，將調(diào)速器上開關(guān)撥至RUN。旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕至所需數(shù)字值即可。4、波峰焊操作工藝流程波峰焊的操作工藝流程如圖1所示，分為元件插裝、安裝夾具、涂覆助焊劑、預(yù)熱、波峰焊、冷卻、取下夾具、檢

6、驗(yàn)和補(bǔ)焊這幾個(gè)步驟。元件插裝安裝夾具預(yù)熱涂覆助焊劑波峰焊冷卻取下夾具檢驗(yàn)補(bǔ)焊圖1 波峰焊操作工藝流程4.1元件插裝此步驟為生產(chǎn)過程中看似簡(jiǎn)單，其實(shí)在插元器件的過程中會(huì)出現(xiàn)很多問題，首先應(yīng)該學(xué)會(huì)看圖紙，能看懂元器件在圖紙上標(biāo)明的位置、方向、大小。在插元件前還要由外檢組對(duì)其元件檢測(cè)，以防止壞了的元件插到線路板上。我廠的元器件插裝為流水線，每個(gè)人分配到15個(gè)到30個(gè)不等元件，前面的插好就往下面推，在此過程中需要插件人員的細(xì)心仔細(xì)，因?yàn)樵诖诉^程中常常會(huì)遇到這樣的問題：（1）忘記插元器件，這種情況往往是忘記插那些小型器件，如小的電阻，二極管等等，因?yàn)槠渫庑涡《菀撞迓┑?。?）元器件的正負(fù)板插反，有些元

7、器件是有正負(fù)之分，插這些元器件時(shí)應(yīng)仔細(xì)對(duì)照著線路板上的圖標(biāo)進(jìn)行插件，防止正負(fù)插反。避免發(fā)生此種問題的方法是下一道工序的人在插自己元件之前先檢查前面一道工序的人有沒有漏插、和插反的。4.2安裝夾具安裝夾具是將插裝的PCB電路板準(zhǔn)確的定位夾緊。操作人員應(yīng)該在波峰焊入口位置，操作不能過大，不然很容易把元器件碰翻，夾緊時(shí)不破壞焊件定位位置和幾何形狀，夾緊后既要不能使焊件松動(dòng)滑移，又不使焊件的拘束度過大，產(chǎn)生較大的應(yīng)力。裝好夾具后如果有些元器件因?yàn)榍懊娴牟襟E插歪了，這時(shí)需要有人來整形，達(dá)到橫平豎直。此外通過手輪來調(diào)節(jié)鏈條傳動(dòng)運(yùn)輸導(dǎo)軌的間距，以滿足不同寬度的PCB板焊錫要求。在這到工序上一般安排三個(gè)人手，

8、一個(gè)裝夾具，一個(gè)整形，一個(gè)在運(yùn)輸鏈條和運(yùn)輸鏈爪的結(jié)合部，調(diào)整PCB板的間距.4.3涂覆助焊劑當(dāng)PCB板進(jìn)入波峰焊機(jī)，發(fā)泡筒就會(huì)利用獨(dú)有的小孔組織，通過以壓縮空氣的方式，經(jīng)過發(fā)泡筒壁上的無數(shù)細(xì)微小孔，形成微小的氣泡，這些氣泡可以使松香爐中的松香液體產(chǎn)生泡沫。而這些泡沫由松香爐噴嘴涌出，形成波峰狀的松香泡沫，均勻的涂在經(jīng)過的線路板底部。松香有助于焊錫，因?yàn)镻CB板的銅孔、電子零件與空氣接觸時(shí)，會(huì)在表面形成氧化層。要使PCB板焊錫良好，必須先清除氧化物。松香與金屬表面接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生化學(xué)作用，能將金屬表面層的氧化物清除掉。其次，線路板涂覆松香以后，在預(yù)熱的時(shí)候，銅孔及零件腳都不會(huì)氧化了。由于助焊劑中的各

9、種成份揮發(fā)不一致，因此，在生產(chǎn)中必須經(jīng)常檢查助焊劑的比重，使其維持最佳比重0.83。經(jīng)過發(fā)泡筒的涂覆，還要經(jīng)過風(fēng)刀，它的作用是將涂覆在PCB板底部的松香液聚集液滴現(xiàn)象刮去，避免污染機(jī)內(nèi)及經(jīng)過紅外高溫板時(shí)造成預(yù)熱效果差以及PCB板上留有污漬。4.4預(yù)熱經(jīng)過涂覆和風(fēng)刀，PCB板進(jìn)入了預(yù)熱器階段，預(yù)熱器是由一個(gè)耐高溫材料制成的加熱箱體。發(fā)熱管放置在加熱箱內(nèi)，通過反射盤向外輻射熱能。本機(jī)采用的是紅外線發(fā)熱管，較一般電熱管加速快，輻射放能特殊，具有穿透物質(zhì)能力，可以使物質(zhì)分子激烈振動(dòng)和發(fā)熱，從而獲得高效率的加熱效果。預(yù)熱器的作用是使已涂覆了松香的PCB板快速加熱，使助焊劑活化，除去焊點(diǎn)處金屬表面及元件腳

10、的氧化物和油脂，使助焊劑能發(fā)揮最佳的助焊效果；將助焊劑內(nèi)所含水分蒸發(fā)、除去揮發(fā)溶劑，以減少焊錫時(shí)氣泡的產(chǎn)生；同時(shí)提高PCB板及零件的溫度，防止焊錫是PCB板突然受熱而變形或元器件熱量提升過快而損壞。4.5波峰焊 當(dāng)PCB板進(jìn)入波峰焊區(qū)域后，融化后的錫由葉輪鼓動(dòng)，沿特殊形狀的錫爐內(nèi)膽整形并流動(dòng)，經(jīng)不銹鋼網(wǎng)過濾革除錫焊渣，從波峰嘴流出，形成獨(dú)特的保持無氧化錫面的焊錫波峰基板與引腳被加熱。雙波峰錫爐由兩個(gè)噴流的波峰爐膽，組成前部噴流錫波及后部平穩(wěn)波峰，其波峰高度和平行移動(dòng)速度均可調(diào)節(jié)。前部波峰主要作用就是通過快速移動(dòng)的錫波，沖刷掉因“屏蔽效應(yīng)”而滯留在貼裝等元器件背后的助焊劑，讓焊點(diǎn)得到可靠的潤(rùn)濕；

11、后部的平穩(wěn)錫波則是進(jìn)一步修整已被潤(rùn)濕但形狀不規(guī)整的焊點(diǎn)，使之完美。4.6冷卻在經(jīng)過了雙波峰焊的焊接，焊錫充分連接在表面，冷風(fēng)機(jī)使元件和板盡可能快的速度冷卻下來，冷卻后適當(dāng)?shù)睦鋮s有助增強(qiáng)焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度的功能，同時(shí)，最明顯的作用就是冷卻后的線路板更方便了操作人員的作業(yè)，這里要注意的就是防止將風(fēng)直接吹向錫爐而影響了錫爐的溫度。4.7取下夾具PCB板經(jīng)過冷卻，板子的溫度已經(jīng)可以接受，但如果沒有手套的保護(hù)還是會(huì)覺得很燙，所以操作人員應(yīng)該戴好手套和口罩，把夾具上的旋鈕旋開就可以取下PCB板，再將夾具放入黑色的防靜電框，移交給前面一道工序使用。最后，操作人員可以對(duì)PCB板進(jìn)行目檢。4.8檢驗(yàn)首塊的檢驗(yàn)：每次

12、在批量生產(chǎn)之前，我們都會(huì)對(duì)每種板的第一塊PCB板進(jìn)行檢驗(yàn)。只有第一塊PCB板經(jīng)過檢驗(yàn)合格，交給波峰焊組的負(fù)責(zé)人審核通過后，并填寫波峰焊首塊產(chǎn)品檢驗(yàn)單后才能進(jìn)行批量的生產(chǎn)，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，要對(duì)焊接完畢的PCB板進(jìn)行目檢，檢查的主要內(nèi)容是：（1）焊點(diǎn)的外形良好，光澤整齊而無連焊、裂縫、針孔、錫渣。（2）PCB板上是否有殘留物（3）元件排列整齊、沒有漏掉元器件如果發(fā)現(xiàn)了焊接質(zhì)量問題就要立即通知生產(chǎn)負(fù)責(zé)人來進(jìn)行解決，還有負(fù)責(zé)人要每?jī)蓚€(gè)小時(shí)填寫質(zhì)量記錄。4.9補(bǔ)焊最后，根據(jù)PCB板出現(xiàn)的問題，對(duì)沒有焊牢的焊點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊，對(duì)插錯(cuò)位置的，插錯(cuò)方向的元器件予以糾正重焊補(bǔ)焊。有虛焊、連焊的部位進(jìn)行補(bǔ)焊糾正，經(jīng)波峰

13、焊接后發(fā)現(xiàn)元器件傾斜不到位的予以糾正，元器件不到位的重新插焊，焊點(diǎn)上錫過少的或焊點(diǎn)不完正的應(yīng)補(bǔ)焊，元件插錯(cuò)位置的或插錯(cuò)規(guī)格型號(hào)的應(yīng)拆下?lián)Q上符合規(guī)格型號(hào)的元器件重新焊接。通過補(bǔ)焊，最終需要達(dá)到的質(zhì)量要求是整塊線路板應(yīng)無虛焊、無連焊、無元器件歪斜、無漏插錯(cuò)插、元器件應(yīng)全部到位整齊。5、常見問題分析解決由于在學(xué)習(xí)的過程中出現(xiàn)過很多不同情況的問題，這里就不一一列舉了，下面講述幾種非常典型的焊接缺陷及解決問題的措施。5.1沾錫不良這種情況是最常見且最不能接受的，因?yàn)檎村a不良代表了焊點(diǎn)的少錫、漏焊、虛焊。（1）、在前面步驟的時(shí)候沾上了比如說油、脂、蠟等污染物，通?？捎扇軇﹣砬逑?。（2）、在存儲(chǔ)的和基板的制

14、作過程上發(fā)生了氧化，而且助焊劑又無法去除氧化層，此類情況可以重新在焊一次來解決問題。（3）在板子浸入焊錫的時(shí)間上不足，或者是焊錫的溫度不足，一般焊錫的溫度要在熔點(diǎn)的50至80間，浸入焊錫的時(shí)間約為3秒鐘。5.2橋連、短路兩個(gè)或兩個(gè)以上的焊點(diǎn)搭連，從而導(dǎo)致短路。（1）在板子浸入焊錫的時(shí)間上不足，預(yù)熱不足和焊錫的溫度不足，調(diào)整時(shí)間和溫度，可以按照焊料推薦的要求操作。（2）助焊劑和焊料沒有選對(duì)，助焊劑的比重在焊接中變化引起劣化等，就會(huì)導(dǎo)致如虛焊、短路、臟污等各種不良品。（3）線路本身設(shè)計(jì)上有缺陷，接點(diǎn)和線路排布太近。（4）焊錫可能被污染，或者堆積了過多的氧化產(chǎn)物。這時(shí)可以清理錫爐或者更換錫槽里面的焊錫。5.3錫珠（1）由于線路板的通孔上有水分，在焊接的時(shí)候，水分受熱變成蒸汽，水汽將焊劑