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波峰焊的原理工藝及異常處理1第一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日內(nèi)容第一節(jié):概述第二節(jié):焊接輔材第三節(jié):波峰焊原理第四節(jié):波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求第五節(jié):波峰焊接可接受要求第六節(jié):波峰焊接工藝中常見缺陷的形成因素及解決方法第七節(jié):波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn)第八節(jié):PCB設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響2第二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日波峰焊接是我們生產(chǎn)裝配過程中的一道非常關(guān)鍵的工序,波峰焊接質(zhì)量的好壞直接影響著整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。因此,波峰焊工序一直是生產(chǎn)過程中重點(diǎn)控制的關(guān)鍵工序之一。第一節(jié):概述3第三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
1.0手焊
二十年代至四十年代,電子產(chǎn)品生產(chǎn)普遍是使用烙鐵焊接方式。
2.0浸焊此為最早出現(xiàn)的簡單做法,系針對(duì)焊點(diǎn)較簡單的大批量焊接法,系將安插完畢的板子,水平安裝在框架中接觸熔融錫面,而達(dá)到全面同時(shí)焊妥的做法。3.0波峰焊系利用已融之液錫在馬達(dá)幫浦驅(qū)動(dòng)下,向上揚(yáng)起的單波或雙波,對(duì)斜向上升輸送而來的板子,從下向上壓迫使液錫進(jìn)孔,或?qū)c(diǎn)膠定位SMT組件的空腳處,進(jìn)行填錫形成焊點(diǎn),稱為波峰。a、
波峰焊的進(jìn)化4第四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
c、波峰焊接中的幾個(gè)條件純手工插件波峰焊接單面貼裝單面插件波峰焊接雙面貼裝單面插件波峰焊接點(diǎn)紅膠貼裝插件波峰焊接
b、常見的波峰焊接方式助焊劑焊料波峰焊設(shè)備加熱
形成冶金連接5第五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
助焊劑第二節(jié):焊接輔材
a、助焊劑的成份
主要成份:有機(jī)溶劑、松香樹脂及其衍生物、合成樹脂表面活性劑、有機(jī)酸活化劑、防腐蝕劑、助溶劑、成膜劑。簡單地說是各種固體成份溶解在各種液體中形成均勻透明的混合溶液,其中各種成份所占比例各不相同,所起的作用也不同。b、助焊劑的作用去除被焊金屬表面的氧化物導(dǎo)熱:促使熱從熱源向焊接區(qū)傳遞降低融熔焊料表面張力,增強(qiáng)潤濕性防止焊接時(shí)焊料和焊接面的再氧化6第六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
7第七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
C、
助焊劑的特性要求熔點(diǎn)比焊料低,擴(kuò)展率>85%;黏度和比重比熔融焊料小,容易被置換,不產(chǎn)生毒氣。焊劑的比重可以用溶劑來稀釋,一般控制在0.82~0.84;免清洗型助焊劑要求固體含量<2.0wt%,不含鹵化物,焊后殘留物少,不產(chǎn)生腐蝕作用,絕緣性能好,絕緣電阻>1×1011Ω;水清洗、半水清洗和溶劑清洗型助焊劑要求焊后易清洗;常溫下儲(chǔ)存穩(wěn)定。
焊料無鉛錫條成份:由錫、銀和銅組成的合金化合物,Sn:96.5%、Ag:3.0%;Cu:0.5%,熔點(diǎn):217°C;
8第八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日第三節(jié):波峰焊原理PCB傳輸方向噴涂助焊劑預(yù)熱1區(qū)預(yù)熱2區(qū)熱補(bǔ)償冷卻傳感器
工作流程圖第1、2波峰9第九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日噴涂助焊劑已插完成元器件的電路板,將其嵌入治具,由機(jī)器入口處的接駁裝置以一定的傾角和傳送速度送入波峰焊機(jī)內(nèi),然后被連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的鏈爪夾持,途徑傳感器感應(yīng),噴頭沿著治具的起始位置來回勻速噴霧,使電路板的裸露焊盤表面、焊盤過孔以及元器件引腳表面均勻地涂敷一層薄薄的助焊劑。PCB板預(yù)加熱進(jìn)入預(yù)熱區(qū)域,PCB板焊接部位被加熱到潤濕溫度,同時(shí),由于元器件溫度的升高,避免了浸入熔融焊料時(shí)受到大的熱沖擊。預(yù)熱階段,PCB表面的溫度應(yīng)在75~130℃之間為宜。預(yù)熱的作用:①助焊劑中的溶劑被揮發(fā)掉,這樣可以減少焊接時(shí)產(chǎn)生氣體;②助焊劑中松香和活性劑開始分解和活性化,可以去除印制板焊盤、元器件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物,同時(shí)起到保護(hù)金屬表面防止發(fā)生高溫再氧化的作用;③使PCB板和元器件充分預(yù)熱,避免焊接時(shí)急劇升溫產(chǎn)生熱應(yīng)力損壞PCB板和元器件。10第十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日溫度補(bǔ)償進(jìn)入溫度補(bǔ)償階段,經(jīng)補(bǔ)償后的PCB板在進(jìn)入波峰焊接中減小熱沖擊。第一波峰(擾流波)第一波峰是由狹窄的噴口噴出的“湍流”波峰,流速快,對(duì)治具有影陰的焊接部位有較好的滲透性。同時(shí),湍流波向上的噴射力可以使焊劑氣體順利排出,大大減少了漏焊及垂直填充不足的缺陷。第二波峰(平流波)第二波峰是一個(gè)“平流”波,焊錫流動(dòng)速度慢,能有效去除端子上的過量焊錫,使所有的焊接面潤濕良好,并能對(duì)第一波峰所造成的拉尖和橋接進(jìn)行充分的修正。11第十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日湍流波平滑波波峰形狀圖冷卻階段制冷系統(tǒng)使PCB板的溫度急劇下降可明顯改善無鉛焊料共晶生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的空泡及焊盤剝離問題。12第十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日波峰焊接溫度曲線原理圖110~130S6S3S>=230o80o130o說明:1.預(yù)熱溫度:80-130o時(shí)間:110–130S升溫速率:<3o/Sec2.錫爐峰值溫度:>=230o,焊接時(shí)間:3–6S3.冷卻速率:<3o/Sec4.鏈速:850–1300mm/min13第十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日第四節(jié):波峰焊工藝對(duì)元器件和印制板的基本要求應(yīng)選擇三層端頭結(jié)構(gòu)的表面貼裝元器件元器件體和焊端能經(jīng)受兩次以上260℃波峰焊的溫度沖擊,焊接后元器件體不損壞或變形,片式
元件端頭無脫帽現(xiàn)象。無引線片式元件端頭三層金屬電極示意圖14第十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日如采用短插一次焊工藝,焊接面元件引腳露出印制板表面1.5-2.0mm;仍有基板應(yīng)能經(jīng)受260℃/50s的耐熱性,銅箔抗剝強(qiáng)度好,阻焊膜在高溫
下足夠的粘附力,焊接后阻焊膜不起皺;印制電路板翹曲度小于0.8-1.0%;對(duì)于貼裝元器件采用波峰焊工藝的印制電路板必須按照貼裝元器件的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì),元器件布局和排布方向應(yīng)遵循較小的元件在前和盡量避免互相遮擋的原則。15第十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日第五節(jié):波峰焊可接受要求圖5-1圖5-2良好的焊點(diǎn)(摘自IPC-A-610D)16第十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日可接受焊點(diǎn)圖5-3(圖50-2A,B)(圖50-2C,D)17第十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日可接受焊點(diǎn)18第十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日第六節(jié):波峰焊接工藝中常見缺陷的形成因素及解決方法6.1波峰焊接中存在的缺陷波峰焊接是產(chǎn)生PCB組件缺陷的主要原因,在整個(gè)組裝過程中它引起的缺陷高達(dá)50%。當(dāng)PCB有上千個(gè)焊點(diǎn)時(shí),焊接必須要有很高的成功率才行。波峰焊接過程中基本上都是在PCB上來進(jìn)行的,因此在PCB上焊接缺陷主要反映在虛焊、不潤濕、反潤濕、焊點(diǎn)輪廓敷形(以下簡稱敷形)不良、連焊(或橋連)、拉尖、空洞、針孔、“放炮”孔、擾動(dòng)焊點(diǎn)或斷裂焊點(diǎn)、暗色焊點(diǎn)或顆料狀焊點(diǎn)等方面。19第十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.2影響波峰焊接效果的一些主要因素:波峰焊接效果引線和孔徑引線和焊盤直徑圖形密度圖形形狀圖形方向安裝方式潔凈度成形方法表面狀態(tài)線徑伸出長度引線種類鍍層組織鍍層厚度潔凈度預(yù)涂焊劑表面狀態(tài)鍍層組織鍍層厚度鍍層密合度鍍層表面狀態(tài)鉆孔狀態(tài)涂覆法成份溫度粘度涂覆量潔凈度成份溫度雜質(zhì)焊料量預(yù)熱條件冷卻方式冷卻速度基板材料基板厚度元器件熱容量設(shè)計(jì)波峰焊接環(huán)境儲(chǔ)存和搬運(yùn)操作者元器件引線PCB溫度條件助焊劑焊料傳送速度噴流速度噴流波形夾送傾角浸入狀態(tài)退出狀態(tài)壓錫深度鉆孔狀態(tài)波峰平穩(wěn)度保管狀態(tài)保管時(shí)間包裝狀態(tài)搬運(yùn)狀態(tài)技術(shù)水平責(zé)任心工作態(tài)度家庭狀態(tài)人際關(guān)系社會(huì)狀態(tài)心情灰塵室溫照明噪音濕度振動(dòng)存放圖形大小圖形間隔20第二十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.1虛焊焊點(diǎn)表面呈粗糙的粒狀、光澤差、流動(dòng)性不好是虛焊的外觀表現(xiàn)。從本質(zhì)上講,凡是在釬接的連接界面上未形成適宜厚度的銅錫合金層,都稱為虛焊。
在顯微組織上虛焊的界面主要是氧化層;而良好接頭界面顯微金相組織主要是銅錫合金薄層。國內(nèi)有試驗(yàn)報(bào)告稱:合金層的厚度為1.3~3.5um的比較合適。這種合金的顯微組織結(jié)構(gòu),如圖6-1所示。21第二十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
(1)形成原因釬接溫度低熱量供給不足a)釬料槽溫度低。焊點(diǎn)接合部的金屬不能加熱到能生層金屬化合物的最適宜的溫度;b)傳送速度過快。即使釬料槽已處于最佳溫度狀態(tài),但由于傳送速度過快,焊點(diǎn)接合部金屬也不能獲得足夠的熱量,接合部溫度上升不到最佳潤濕溫度區(qū)間釬料浸潤不完善,不能形成理想的合金層。c)PCB設(shè)計(jì)不合理。導(dǎo)致了熱容量相差懸殊的許多零部件引線在同一時(shí)間、同一溫度下進(jìn)行焊接時(shí),將使各元器件焊點(diǎn)上溫度出現(xiàn)明顯的差異。熱容量大的,因吸取的熱量不足而溫度偏低,引起浸潤條件惡化形成不了理想的合金層。22第二十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日PCB或元器件引線可焊性差a)被接合的基體金屬表面氧化、污染;b)釬料槽溫度過高。由于釬料槽溫度過高,釬料與母材表面加速氧化而造成釬料表
面張力增加、附著力減小,而且高溫還溶蝕了母材的粗糙表面,使毛細(xì)作用減少,
漫流性下降,如圖6-2所示;波峰焊焊接中釬料槽的溫度超過270o時(shí)就可能出現(xiàn)此現(xiàn)象。圖6-223第二十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日c)釬料槽溫度偏低d)焊接時(shí)間過長加熱時(shí)間增加而潤濕性變差的主要原因是由于弱潤濕現(xiàn)象所致,即當(dāng)“潤濕”已經(jīng)發(fā)生,焊接面已經(jīng)產(chǎn)生合金層,但若焊料保持熔化狀態(tài)的時(shí)間過長,則金屬間化合物層會(huì)生長得太厚,而焊料對(duì)這層金屬間化合物的潤濕要比對(duì)裸露的基體金屬母材的潤濕更困難,因此在波峰焊接中焊接時(shí)間應(yīng)控制在3~6S之間比較合適。
如圖6-3所示:24第二十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(2)解決辦法a)避免用手直接觸摸PCB焊接面和元器件引線,可采取一些防護(hù)性措施(如戴手套和手指套),確保可焊性;b)調(diào)整釬料槽的溫度,63Sn37Pb設(shè)定溫度:240~255o,SAC設(shè)定溫度:260~270o。c)調(diào)整助焊劑的噴霧量,使其均勻地噴涂在各個(gè)焊接部位;d)合理的選擇焊接時(shí)間;e)PCB儲(chǔ)存環(huán)境要求,儲(chǔ)存溫度:17~27o,相對(duì)濕度(RH):30~60%;25第二十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.2不潤濕融化后的焊料不能與基底金屬(母材)形成金屬性結(jié)合。焊料沒有潤濕到需要焊盤的盤或端子上,如圖6-4所示:焊料覆蓋率不滿足具體可焊端類型的要求,如圖6-5所示:圖6-4圖6-526第二十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日
(1)形成原因基體金屬不可焊使用助焊劑的活性不夠或助焊劑變質(zhì)失效表面上的油或油脂類物質(zhì)使助焊劑和焊料不能與被焊表面接觸波峰焊接時(shí)間和溫度控制不當(dāng)。例如,焊接溫度過高或者與熔化焊料的接觸時(shí)間過長,金屬間化合物層長得太厚導(dǎo)致焊料又會(huì)剝落下來。其影響與虛焊相似。27第二十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.3反潤濕熔化的焊料先覆蓋表面然后退縮成一些形狀不規(guī)律的焊料堆,其間的空當(dāng)處有薄薄的焊料膜覆蓋,未暴露基底金屬或表面涂覆層。反潤濕現(xiàn)象導(dǎo)致焊接不滿足通孔插裝的焊料填充要求。PTH-孔的垂直填充要求如圖6-6所示:圖6-628第二十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(2)反潤濕的原因類似于非潤濕情況。當(dāng)釬料槽內(nèi)里的金屬雜質(zhì)含量超標(biāo)時(shí),也會(huì)產(chǎn)生半潤濕狀態(tài)。在那種由于表面嚴(yán)重污染而導(dǎo)致可焊性不良的極端情況下,在同一表面會(huì)同時(shí)出現(xiàn)非潤濕和半潤濕共存的狀態(tài)。改善被焊金屬的可焊性;選用活性強(qiáng)的助焊劑;合理調(diào)整好焊接溫度和焊接時(shí)間;徹底清除被焊金屬表面油、油脂及有機(jī)污染物;保持釬料槽中的釬料純度。(3)解決辦法:29第二十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.4焊點(diǎn)的輪廓敷形A、焊料過多(堆焊)焊料在焊點(diǎn)上堆集過多而形成凸?fàn)畋砻嫱庑危床灰娨_輪廓,如圖6-7所示:焊料過多焊料焊盤PCB引腳圖6-730第三十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日B、焊料過少(干癟)波峰焊接中焊料未達(dá)到規(guī)定的焊料量,不能完全封住被連接的導(dǎo)線,使其部分暴露在外。從外觀上看,吃錫量嚴(yán)重不足、干癟、一般表現(xiàn)為接觸角?<15°,浸潤高度H<D。如圖6-8所示:
?焊料過少圖6-831第三十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(1)形成原因接頭金屬表面狀態(tài)與敷形的關(guān)系·引線表面狀態(tài)與敷形的關(guān)系·PCB銅箔表面狀態(tài)與敷形的關(guān)系PCB布線設(shè)計(jì)不規(guī)范與敷形的關(guān)系·盤-線,例:大焊盤,小引線;焊盤一定而引線過粗或過長,如圖6-9所示:·焊盤與印制導(dǎo)線的連接,例:盤與線不分、連片、或者盤-線相近,如圖6-10所示:·盤-孔不同心的影響,如圖6-11所示:圖6-9焊點(diǎn)釬料液滴受力情況圖6-10焊盤與導(dǎo)線的連接圖6-11盤、孔不同心32第三十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(2)解決辦法改善被焊金屬表面的表面狀態(tài)和可焊性正確地設(shè)計(jì)PCB的圖形和布線合理地調(diào)整好錫爐溫度、傳送速度、傳送傾角合理地調(diào)整預(yù)熱溫度33第三十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(2)解決辦法改善被焊金屬表面的表面狀態(tài)和可焊性正確地設(shè)計(jì)PCB的圖形和布線合理地調(diào)整好錫爐溫度、傳送速度、傳送傾角合理地調(diào)整預(yù)熱溫度(3)焊點(diǎn)的最佳敷形
·接觸角的最佳范圍:15°<=?<=45°·焊料對(duì)伸出引線的浸潤高度:H>=D·伸出引線的長度是直徑的3倍:L=3D
L圖6-12直插引線接頭34第三十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.5空洞
空洞亦稱孔穴,是由于焊料尚未全部填滿PCB的插件孔而出項(xiàng)的現(xiàn)象,這種缺陷有時(shí)也會(huì)造成電氣導(dǎo)通不良。由于強(qiáng)度減弱即便暫時(shí)焊上了,也會(huì)在使用中因環(huán)境惡化而脫焊,如圖6-13所示:圖6-13孔金屬化雙面PCB35第三十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日常見的形成因素與解決方法形成因素解決方法孔與引腳配合關(guān)系嚴(yán)重失調(diào)調(diào)整好孔-線的配合關(guān)PCB打孔偏離了焊盤中心提高焊盤孔的加工精度和質(zhì)量焊盤不完整改善PCB的加工質(zhì)量孔周圍氧化或有毛刺改善焊盤孔的潔凈狀態(tài)和可焊性引線氧化、臟污、預(yù)處理不良改善引線的潔凈狀態(tài)和可焊性36第三十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.6冷焊波峰焊后焊點(diǎn)出現(xiàn)熔滴狀不規(guī)則的角焊縫,基體金屬和焊料之間不潤濕或潤濕不足,甚至出現(xiàn)裂紋。常見的形成因素與解決方法形成因素解決方法錫爐溫度偏低提高錫爐溫度PCB傳送速度過快降低傳送速度PCB上存在熱容量差異過大的元器件改進(jìn)PCB布線和安裝設(shè)計(jì)的不良37第三十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.7氣泡或針孔將引線插入PCB板的插件孔內(nèi)波峰焊接時(shí),在引線根部附近出現(xiàn)有火山噴火口式的釬料隆起,其中心還有小孔,孔的下面往往還掩蓋著很大的空洞,這種現(xiàn)象稱為氣泡或針孔。也有在釬料內(nèi)部形成空洞不易被發(fā)現(xiàn),如圖6-14所示:圖6-14“放炮孔”38第三十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(1)形成原因助焊劑過量或焊前溶劑揮發(fā)不充分基板受潮孔徑和引線的間隙大小,基板排氣不暢孔金屬化不良(2)解決辦法調(diào)整助焊劑流量預(yù)烘PCB基板增加預(yù)熱時(shí)間或提高預(yù)熱溫度選擇合適的引線尺寸改善PCB制造工藝39第三十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.8連焊過多的焊料使相鄰線路或在同一導(dǎo)體上堆集,稱之為連焊或橋接?!斑B焊”現(xiàn)象是波峰焊接中最常見的多發(fā)性焊接缺陷,而且是所有波峰焊接缺陷中形因最為復(fù)雜的,如圖6-15所示:圖6-15連焊現(xiàn)象40第四十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日常見的形成因素與解決方法形成因素解決方法溫度的影響調(diào)整錫爐溫度相鄰導(dǎo)線或焊盤間距的影響糾正不良的設(shè)計(jì)基體金屬表面潔凈度的影響改善焊盤孔和引線的潔凈狀態(tài)和可焊性焊料純度的影響嚴(yán)格監(jiān)控錫爐中的焊料污染程度(雜質(zhì)金屬含量)助焊劑的活性及預(yù)熱溫度的影響檢測助焊劑的有效性PCB元器件安裝設(shè)計(jì)不合理,板面熱容量分布差異過大糾正不良的設(shè)計(jì)PCB吃錫深度的影響調(diào)整壓錫深度,調(diào)整至焊料浸潤到治具表面,而不讓焊料爬上表面為最佳狀態(tài)元器件引腳伸出PCB板的高度的影響正確整形引腳的長度PCB傳送速度的影響調(diào)整傳送速度PCB傳送傾角的影響調(diào)整傳送傾角PCB板(治具)走向建議治具四邊開制拉邊,方便縱橫方向調(diào)整,建議多Pin引腳與波峰口呈90o走向,如圖6-16、17所示。41第四十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日?qǐng)D6-16A-FXS7E橫走向連焊增多圖6-17A-FXS7E縱走向連焊減少42第四十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.9拉尖波峰焊接后PCB上局部釬料呈鐘乳石狀或冰柱形稱為拉尖,如圖6-18所示:(1)形成原因焊盤氧化、污染助焊劑用量少預(yù)熱偏高、基板翹曲釬料槽溫度低傳送速度慢、釬接時(shí)間過長PCB壓錫深度過大,銅箔片太大助焊劑變質(zhì)或失效釬料純度變差,雜質(zhì)容量超標(biāo)傳送傾角不合適導(dǎo)軌寬度偏松,過釬料槽時(shí)滑坡圖6-18拉尖43第四十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日(2)解決辦法凈化被焊表面調(diào)整助焊劑流量合理選擇預(yù)熱溫度調(diào)整釬料槽溫度提高傳送速度調(diào)整波峰高度或壓錫深度大面積接地層不應(yīng)超過3層或采用花式焊盤正確管理助焊劑釬料槽中的銅含量應(yīng)控制在0.3%以下調(diào)整傳送傾角調(diào)整適當(dāng)寬度,保持夾緊狀態(tài)44第四十四頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日6.3.9濺錫珠
焊盤間的絕緣表面濺有小的焊料顆粒形成多余物,影響電子產(chǎn)品的正常工作,甚至造成重大事故。常見的形成因素和解決辦法,見表6-1。6.3.10粒狀物在焊點(diǎn)釬料比較薄的地方出現(xiàn)塊狀物和小顆粒,其它正常。常見的形成因素與解決方法形成因素解決方法釬料純度變差,雜質(zhì)容量超標(biāo)SNPB槽半年檢測1次,NOPB槽每月檢測1次釬接時(shí)間過長控制好焊接時(shí)間,避免形成過量的金屬間多余物釬料殘?jiān)ㄆ谇宄F料槽中的氧化渣。建議8小時(shí)/次45第四十五頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日形成原因解決辦法PCB在制造或包裝過程中受潮改進(jìn)PCB制造和包裝工藝PCB和元器件拆封后在安裝線上滯留時(shí)間過長縮短滯留時(shí)間,從PCB開封貼裝波峰焊接應(yīng)在24h內(nèi)完成助焊劑噴霧量過大或管理不當(dāng)調(diào)整助焊劑噴霧量,噴完后治具底面無滴落現(xiàn)象;加強(qiáng)助焊劑的管理,用多少,取多少原則;PCB設(shè)計(jì)時(shí)未作熱分析PCB上線前預(yù)烘,PCB布線和安裝設(shè)計(jì)后應(yīng)作熱分析,避免板面局部形成大量的吸熱區(qū)預(yù)熱溫度偏低或偏高合理地選擇預(yù)熱溫度和時(shí)間鍍銀件密集設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量避免大量采用鍍銀的引腳,因?yàn)檫^量的銀在波峰焊接中易產(chǎn)生氣體焊料波峰形狀選擇不合適,焊料波峰形狀應(yīng)保證焊料濺落過程不發(fā)生過劇的撞擊運(yùn)動(dòng),避免因撞擊擊出小錫珠環(huán)境溫度波峰焊接場所應(yīng)保持在24+-5度,相對(duì)濕度不應(yīng)超過65%壓錫深度太深,治具底面與波峰焊口之間間隙很小,錫流不暢調(diào)整壓錫深度或傳送傾角,保持錫流暢通。表6-146第四十六頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日第七節(jié):波峰焊工藝參數(shù)控制要點(diǎn)7.1助焊劑涂覆量要求在印制電路板(簡稱PCA)底面有薄薄的一層焊劑,要均勻,不能太厚,對(duì)于免清洗工藝特別要注意不能過量。焊劑涂覆量要根據(jù)波峰焊機(jī)的焊劑涂覆系統(tǒng),以及采用的焊劑類型進(jìn)行設(shè)置。焊劑涂覆方法主要有涂刷、發(fā)泡及定量噴射三種方式。公司采用的是定量噴射方式。檢驗(yàn)噴射量的合適,有2種方法:
-目測,PCA板的正面插孔位置是否有零星助焊劑。
-用測試紙?jiān)趪娚涞纳戏?,約在鏈爪夾持位置勻速移動(dòng)1次,噴射完成后,檢查測試紙上是否均勻噴射,如噴射中間有較多的滲透,說明噴射量大,較集中,顆粒大可通過調(diào)整助焊劑流量、針閥壓力、噴霧氣壓旋鈕來達(dá)到合適的量。采用定量噴射方式時(shí),助焊劑是密閉在容器內(nèi)的,不易揮發(fā)、不易吸收空氣中水分、不易被污染,因此助焊劑成分能保持不變。要點(diǎn):(1)操作員每天在焊接前清潔噴頭1次,防止噴射孔堵塞。(2)噴霧控制箱上的各個(gè)調(diào)節(jié)閥條好后不要隨意變動(dòng),以免引起噴霧不良。47第四十七頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日7.2預(yù)熱溫度和時(shí)間7.2.1預(yù)熱的作用將焊劑中的溶劑揮發(fā)掉,這樣可以減少焊接時(shí)產(chǎn)生氣體。焊劑中松香和活性劑開始分解和活性化,可以去除印制板焊盤、元器件端頭和引腳表面的氧化膜以及其它污染物,同時(shí)起到保護(hù)金屬表面防止發(fā)生再氧化的作用。使印制板和元器件充分預(yù)熱,避免焊接時(shí)急劇升溫產(chǎn)生熱應(yīng)力損壞印制板和元器件。印制板預(yù)熱溫度和時(shí)間要根據(jù)印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少、以及貼裝元器件的多少來確定。預(yù)熱溫度設(shè)置參數(shù)參考表3-1,多層板以及有較多貼裝元器件時(shí)預(yù)熱溫度取上限,一定要結(jié)合組裝板的具體情況,做工藝試驗(yàn)或試焊后進(jìn)行設(shè)置。有條件時(shí)可測實(shí)時(shí)溫度曲線。預(yù)熱時(shí)間由傳送帶速度來控制。如預(yù)熱溫度偏低或和預(yù)熱時(shí)間過短,焊劑中的溶劑揮發(fā)不充分,焊接時(shí)產(chǎn)生氣體引起氣孔、錫球等焊接缺陷;如預(yù)熱溫度偏高或預(yù)熱時(shí)間過長,焊劑被提前分解,使焊劑失去活性,同樣會(huì)引起毛刺、橋接等焊接缺陷。因此要恰當(dāng)控制預(yù)熱溫度和時(shí)間,最佳的預(yù)熱溫度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊劑帶有粘性。7.2.2預(yù)熱參數(shù)的設(shè)置48第四十八頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日7.3焊接溫度和時(shí)間焊接過程是焊接金屬表面、熔融焊料和空氣等之間相互作用的復(fù)雜過程,必須控制好焊接溫度和時(shí)間,如焊接溫度偏低。液體焊料的黏度大,不能很好地在金屬表面潤濕和擴(kuò)散,容易產(chǎn)生拉尖和橋連、焊點(diǎn)表面粗糙等缺陷;如焊接溫度過高,容易損壞元器件,還會(huì)產(chǎn)生焊點(diǎn)氧化速度加快、焊點(diǎn)發(fā)烏、焊點(diǎn)不飽滿等問題。根據(jù)印制板的大小、厚度、印制板上搭載元器件的大小和多少來確定波峰焊溫度,有鉛波峰溫度一般為250±5℃(必須測打上來的實(shí)際波峰溫度)。由于熱量是溫度和時(shí)間的函數(shù),在一定溫度下焊點(diǎn)和元件受熱的熱量隨時(shí)間的增加而增加,波峰焊的焊接時(shí)間通過調(diào)整傳送帶的速度來控制,傳送帶的速度要根據(jù)不同型號(hào)波峰焊機(jī)的長度、波峰的寬度來調(diào)整,以每個(gè)焊點(diǎn)接觸波峰的時(shí)間來表示焊接時(shí)間,一般焊接時(shí)間為3-6s。49第四十九頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日7.4傳送傾角和波峰高度傳送傾角一般情況下以5°為宜,有利于排除殘留在焊點(diǎn)和元件周圍由焊劑產(chǎn)生的氣體,還可以少量調(diào)節(jié)焊接時(shí)間。適當(dāng)?shù)牟ǚ甯叨仁购噶喜▽?duì)焊點(diǎn)增加壓力和流速有利于焊料潤濕金屬表面、流入小孔,波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3處。圖8-1、圖8-2說明傳送傾角與焊接時(shí)間的關(guān)系。圖8-1傳送傾角小,焊接時(shí)間長圖8-2傳送傾角大,焊接時(shí)間短50第五十頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日7.5工藝參數(shù)的綜合調(diào)整工藝參數(shù)的綜合調(diào)整對(duì)提高波峰焊質(zhì)量是非常重要的。焊接溫度和時(shí)間是形成良好焊點(diǎn)的首要條件。焊接溫度和時(shí)間與預(yù)熱溫度、焊料波的溫度、傾斜角度、傳輸速度都有關(guān)系。綜合調(diào)整工藝參數(shù)時(shí)首先要保證焊接溫度和時(shí)間。雙波峰焊的第一個(gè)波峰一般在>230℃/1s~2s左右,第二個(gè)波峰一般在>230℃/3s~6s左右。兩個(gè)波峰的總時(shí)間應(yīng)控制在8s以內(nèi)。焊接時(shí)間=焊點(diǎn)與波峰的接觸長度/傳輸速度焊點(diǎn)與波峰的接觸長度可以用一塊帶有刻度的耐高溫玻璃測試板走一次波峰進(jìn)行測量。傳輸速度是影響產(chǎn)量的因素。在保證焊接質(zhì)量的前提下,通過合理的綜合調(diào)整各工藝參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)盡可能的提高產(chǎn)量的目的。51第五十一頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日7.6波峰焊質(zhì)量控制方法嚴(yán)格工藝制度,每月更新一次《波峰焊工藝參數(shù)參考表》。定時(shí)或?qū)γ繅K印制板進(jìn)行焊后質(zhì)量檢查,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,及時(shí)調(diào)整參數(shù),采取措施。根據(jù)波峰焊機(jī)的開機(jī)工作時(shí)間,定期(一般半年)檢測焊料鍋內(nèi)焊料的鉛錫比例和雜質(zhì)含量,如果錫的含量低于極限時(shí),可添加一些純錫,如雜質(zhì)含量超標(biāo),應(yīng)進(jìn)行換錫處理。每天清理波峰噴嘴和焊料鍋表面的氧化物等殘?jiān)?。?jiān)持定期設(shè)備維護(hù),使設(shè)備始終保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。把日常發(fā)生的質(zhì)量問題記錄下來,定期做總結(jié)、分析,積累經(jīng)驗(yàn)。52第五十二頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日第八節(jié):PCB設(shè)計(jì)對(duì)波峰焊接質(zhì)量的影響PCB焊盤設(shè)計(jì)與排布方向(盡量避免陰影效應(yīng)),以及插裝孔的孔徑和焊盤設(shè)計(jì)是否合理,也是影響波峰焊接質(zhì)量的重要因素。53第五十三頁,共五十八頁,編輯于2023年,星期日8.1元件直徑、PCB孔徑及焊盤設(shè)計(jì)8.1.1PCB插件焊盤設(shè)計(jì)考慮的因素元件引腳直徑、公差和鍍層厚度
PCB孔徑、公差和金屬化鍍層厚度插裝元器件焊盤孔徑過大、過小都會(huì)影響毛細(xì)作用,影響浸潤性和填充性,孔徑過大還會(huì)造成元件歪斜或起翹。通常規(guī)定插裝元器件焊盤孔∮=d+(0.2~0.5)mm(d為引腳直徑)如果引線需要鍍錫,孔還要加大一些通常焊盤孔不小于0.6mm,否則沖孔工藝性不好金屬化后的孔徑>0.2~0.3mm的引線直徑。這樣有利于波峰焊的焊錫往上爬,同時(shí)利于排氣,如果孔太小,氣體跑不出來,會(huì)夾雜在焊錫里??滋笤菀灼?。例:設(shè)計(jì)時(shí)大于引腳0.2mm,鍍層厚度≥25μm,引腳搪錫0.1mm,只剩0.2-0.0
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