波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用-

1、波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)設(shè)備部 Page 1Lead Free2014年年6月月波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 2內(nèi)容提要無鉛波峰焊概述無鉛波峰焊的工藝要求無鉛焊錫的常見缺陷及對策波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 3一、無鉛波峰焊概述一、無鉛波峰焊概述波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 4 波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料，借助葉泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波，插裝了零件的PCB放置在傳送鏈上，經(jīng)過某一特

2、定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現(xiàn)焊點焊接的過程。什么是波峰焊什么是波峰焊波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 5波峰焊機的工位組成及其功能插件插件助焊劑助焊劑預(yù)熱預(yù)熱焊接焊接冷卻冷卻取板取板修整修整波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 6名 稱：波峰焊裝置型 號：MWSI廠 家：日東控制編號：E009設(shè)備介紹波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 7MWSI的操作界面波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 8（一

3、）插件（一）插件根據(jù)產(chǎn)品工藝指導(dǎo)書的要求將THT元件插裝在PCB通孔上。MI插件線波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 9（二）助焊劑（二）助焊劑 助焊劑是進行焊錫時所必需的輔助材料，是焊接時添加在焊點上的化合物，參與焊接的整個過程。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 10助焊劑的作用助焊劑的作用 除去氧化物：為了使焊料與零件腳和焊盤表面的原子能充分接近，必須將妨礙兩金屬原子接近的氧化物和污染物去除，助焊劑正具有溶解這些氧化物、氫氧化物或使其剝離的功能。 防止零件腳、銅箔和焊料加熱時氧化：焊接時，助焊劑先

4、于焊料之前熔化，在焊料和零件腳與銅箔的表面形成一層薄膜，使之與外界空氣隔絕，起到在加熱過程中防止零件腳和銅箔氧化的作用。 降低焊料表面的張力：使用助焊劑可以減小熔化后焊料表面張力，增加其流動性，有利于浸潤。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 11對助焊劑的要求對助焊劑的要求 常溫下必須穩(wěn)定，熔點應(yīng)低于焊料。 在焊接過程中具有較高的活化性，較低的表面張力，粘度小于焊料。 不產(chǎn)生有刺激性的氣味和有害氣體，熔化時不產(chǎn)生飛濺或飛沫。 絕緣好、無腐蝕性、殘留物無副作用，焊接后的殘留物易清洗。 形成的膜光亮、致密、干燥快、不吸潮、熱穩(wěn)定性好，具有保護零件腳和銅

5、箔表面的作用。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 12免清洗助焊劑免清洗助焊劑什么是免清洗？ 免清洗是指PCBA生產(chǎn)中采用的低固態(tài)含量、無腐蝕性的助焊劑，在惰性氣體環(huán)境下焊接，焊后PCB上的殘留物極微、無腐蝕，且具有極高的表面絕緣電阻(SIR)，一般情況下不需要清洗既能達到離子潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)，可直接進入下道工序的工藝技術(shù)。 必須指出的是“免清洗”與“不清洗”是絕對不同的兩個概念，所謂“不清洗”是指在PCBA生產(chǎn)中采用傳統(tǒng)的松香助焊劑(RMA)或有機酸助焊劑，焊接后雖然板面留有一定的殘留物，但不用清洗也能滿足某些產(chǎn)品的質(zhì)量要求。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波

6、峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 13免清洗焊接工藝免清洗焊接工藝 在采用免清洗助焊劑后，雖然焊接工藝過程不變，但實施的方法和有關(guān) 的工藝參數(shù)必須適應(yīng)免清洗技術(shù)的特定要求. 為了獲得良好的免清洗效果，助焊劑涂敷過程必須嚴格控制兩個參數(shù)， 即助焊劑的固態(tài)含量和涂敷量。 助焊劑的涂敷 通常助焊劑的涂敷方式有發(fā)泡法發(fā)泡法和噴霧法噴霧法兩種。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 14發(fā)泡法發(fā)泡法 在免清洗工藝中，不宜采用發(fā)泡法，其原因是：發(fā)泡法的助焊劑是放置在敞開的容器內(nèi)，由于免清洗助焊劑的溶劑含 量很高，特別容易揮發(fā)，從而導(dǎo)致固態(tài)含

7、量的升高，因此在生產(chǎn)過程中用比重法來控制助焊劑的成分保持不變是有困難的，且溶劑的大量揮發(fā)也造成了污染和浪費；由于免清洗助焊劑的固體含量極低，不利于發(fā)泡；涂敷時不能控制助焊劑的涂敷量，涂敷也不均勻，往往有過量的助焊劑殘留在板的邊緣。 因此，采用發(fā)泡方式不能得到理想的免清洗效果。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 15噴霧法噴霧法 噴霧法適用于免清洗助焊劑的涂敷。 助焊劑被放置在一個密封的加壓容器內(nèi)，通過噴口噴射出霧狀助焊劑涂敷在PCB的表面，噴射器的噴射量、霧化程度和噴射寬度均可調(diào)節(jié)，所以能夠精確地控制涂敷的焊劑量。 由于涂敷的焊劑是霧狀薄層，因此板

8、面的焊劑非常均勻，可確保焊接后的板面符合免清洗要求。同時，由于助焊劑完全密封在容器內(nèi)，不必考慮溶劑的揮發(fā)和吸收大氣中的水分，這樣可保持焊劑比重(或有效成分)不變，一次加入至用完之前無需更換，較發(fā)泡法可減少稀釋劑用量50%左右。 噴霧涂敷方式是免清洗工藝中首選的一種涂敷工藝。 注意：由于助焊劑中含有較多的易燃性溶劑，噴霧時散發(fā)的溶劑蒸氣存在一定的爆燃危險性，因此設(shè)備需要具有良好的排風(fēng)設(shè)施和必要的滅火器具。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 16助焊劑的功能指標(biāo)助焊劑的功能指標(biāo)波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Pa

9、ge 17 涂敷助焊劑后，焊接件進入預(yù)熱工序，通過預(yù)熱揮發(fā)掉助焊劑中的溶劑部分，增強助焊劑的活性。同時減少PCB在波峰浸錫時的熱沖擊，減少PCB的變形翹曲。常見預(yù)熱方式有： 1.熱風(fēng)預(yù)熱方式；2.紅外線發(fā)熱管方式；3.熱空氣和輻射相結(jié)合的方法加熱 。 我司波峰焊采用的紅外線發(fā)熱管方式比較理想，因為發(fā)熱原理是一種紅外線輻射，可提高熱效率，發(fā)熱管上部再覆蓋耐高溫陶瓷玻璃，安全可靠，避免松香滴落在發(fā)熱管上。（三）預(yù)熱（三）預(yù)熱波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 18 將熔化的軟釬焊料，經(jīng)電動泵噴流成設(shè)計要求的焊料波峰, 使預(yù)先裝有元器件的印制板通過焊料波

10、峰，實現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊。 （四）波峰焊接（四）波峰焊接波峰面 波的表面均被一層氧化皮覆蓋，它在沿焊料波的整個長度方向上幾乎都保持靜態(tài)，在波峰焊接過程中，PCB接觸到錫波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的錫波被推向前進，這說明整個氧化皮與PCB以同樣的速度移動。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 19焊點成型原理焊點成型原理PCB離開焊料波時，分離點位與B1和B2之間的某個地方，分離后形成焊點。 當(dāng)PCB進入波峰面前端(A)時，PCB與引腳被加熱，并在未離開波峰面(B)之前，整個PCB浸在焊料中，即被焊料所橋

11、聯(lián)，但在離開波峰尾端的瞬間，少量的焊料由于潤濕力的作用，粘附在焊盤上，并由于表面張力的原因，會出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)，此時焊料與焊盤之間的潤濕力大于兩焊盤之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會形成飽滿，圓整的焊點，離開波峰尾部的多余焊料，由于重力的原因，回落到錫槽中。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 20焊接材料焊接材料能熔合兩種或兩種以上的金屬，使之成為一個整體的易熔金屬或合金都叫焊料。焊料的種類很多，焊接不同的金屬使用不同的焊料。按其成分可分為錫鉛焊料、錫銀焊料、錫銅焊料等。按其耐溫情況可分為高溫焊料、低溫焊料等。在一般電子產(chǎn)品裝配中，通常使用錫

12、鉛焊料，俗稱“焊錫”。錫(Sn)是一種質(zhì)軟、低熔點的金屬，其熔點為232，純錫較貴，質(zhì)脆而機械性能差；在常溫下，錫的抗氧化性強，金屬錫在高于13.2時呈銀白色，低于13.2時呈灰色，低于-40變成粉末。鉛(Pb)是一種淺青色的軟金屬，熔點為327，機械性能差，可塑性好，有較高的抗氧化性和抗腐蝕性。鉛屬于對人體有害的重金屬，在人體中積蓄能引起鉛中毒。錫鉛合金當(dāng)鉛和錫以不同的比例熔成錫鉛合金以后，熔點和其他物理性能都會發(fā)生變化。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 21無鉛焊料的類別無鉛焊料的類別目前世界范圍內(nèi)已開發(fā)出的無鉛焊料合金種類繁多，根據(jù)合金成分

13、，大體上分為二元合金、三元合金及其它多元合金:Sn-AgSn-Ag-CuSn-CuSn-ZnSn-BiSn-In等類別。 對無鉛焊性能的評價基準(zhǔn)是基于傳統(tǒng)Sn-Pb焊料的性能。要求無鉛焊料的性能，盡可能的接近Sn-Pb焊料，并且價格不能太高。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 22（1）Sn-Zn系列焊料 缺點： 一、是在無鉛焊料中潤濕性最差 二、是容易氧化必須在氮氣保護下進行回流焊和波峰焊，氮氣保護的目的，是為了防止Sn-Zn焊料氧化，降低焊料的表面張力，提高潤濕力。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page

14、 23共晶點溫度較高例如Sn0.7Cu共晶點227，焊接溫度接近280，現(xiàn)有的元器件和設(shè)備，有的承受不了這么高的溫度，另外焊點橋連，元器件引腳中的銅向焊料中溶解會改變焊料的成分配比和熔點，使波峰焊工藝參數(shù)不穩(wěn)定。其優(yōu)點是價格便宜，機械性能好 ，對雜質(zhì)元素敏感度低等。（2）Sn-Cu焊料波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 24（3）Sn-Ag-Cu系列：有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗蠕變疲勞特性。 Sn3.5Ag共晶溫度221，使用溫度較高，Ag含量超過3.5%，容易脆化引起龜裂，在Sn-Ag中添加Cu可以降低焊料的熔點，增加焊料的潤濕力，提高機械強度。 因此

15、，Sn-Ag-Cu得到普遍應(yīng)用，是目前用的最多的無鉛焊料。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 25類型成分熔點錫銀銅Sn-3.0Ag-0.5Cu0217-219 C錫銅n-0.7Cu0227 C目前行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用的較為成熟的無鉛焊料波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 26實際使用的產(chǎn)品：波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 271.一般控制錫爐輸送帶爬坡角度3-6度；2.錫波浸入深度為PCB厚度的1/22/3，著錫時間35秒為宜，波峰高度在1040mm之間。3

16、.預(yù)熱溫度：一般要求PCB經(jīng)預(yù)熱后，焊點面溫度達到： 單面板90100，雙面板100110，多層板115125。4.錫溫：無鉛錫溫一般控制在2605.錫爐參數(shù)設(shè)定錫爐參數(shù)設(shè)定(1)(1)浸焊條件浸焊條件波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 28在PCB底面有SMD元件貼裝情況時，要使用雙波峰焊接 由于SMD沒有DIP那樣的安裝插孔，焊接受熱后揮發(fā)的氣體無處散發(fā)，另外，SMD有一定的高度，又是高密度貼裝，而焊料表面有張力作用，因而很難及時濕潤滲透到貼裝零件的每個角落，所以如果采用單波峰焊接，將會出現(xiàn)大量的漏焊及連錫，須采用雙波峰解決上述問題。（2）雙波

17、峰的焊接）雙波峰的焊接同時使用雙波峰焊接對應(yīng)于元件孔通孔上錫有嚴格要求的場合。采用雙波峰焊接會加大錫渣氧化量的形成。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 291.運輸速度與角度：運輸速度決定焊接時間，速度過慢，則焊接時間長，對PCB與零件不利，速度過快則焊接時間過短，易造成虛焊、假焊、漏焊、連錫、堆錫、氣泡等現(xiàn)象。焊接接觸焊料的時間3-5秒為宜。2.預(yù)熱溫度：合適的預(yù)熱溫度可減少PCB的沖擊，減少PCB的變形翹曲，提高助焊劑的活性。3.焊料成份：進行焊接作業(yè)時，PCB或零件腳上的金屬雜質(zhì)會進入熔錫里，可能影響焊點的不良或者外觀，需要周期性地檢查一次錫

18、爐中的焊錫成份，使其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。銅的含量控制0.6%左右，過高時錫的流動變差，而影響焊錫效果，且含銅過高時焊點變脆，而影響壽命。（3）影響焊接品質(zhì)的主要因素）影響焊接品質(zhì)的主要因素波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 304.助焊劑的比重：合適的比重會提高焊點的品質(zhì)，比重太高即助焊劑濃度高，易出現(xiàn)PCB殘留物增多、連錫、包焊等，甚至造成絕緣電阻下降；助焊劑的比重過低易造成焊接不良，出現(xiàn)焊點拉尖、連錫、虛焊等現(xiàn)象，一般比重控制在0.800-0.830。比重太低會影響焊錫效果；比重太高，而太稠影響霧化效果，且零件面殘留物太多，需要洗板(可根據(jù)供貨商

19、的配方比重決定)。5.PCB線路設(shè)計及零件的可焊性及其他因素：PCB線路設(shè)計及零件的可焊性，PCB受潮，環(huán)境的污染，運送系統(tǒng)的污染及包裝材料的污染對焊點品質(zhì)都有影響。波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 31 錫渣的堆積對波峰焊接是有害的。如果在錫槽里聚集有錫渣，則錫渣進入波峰里面的可能性會增加?？梢酝ㄟ^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。采用惰性氣體也可減少錫渣并節(jié)省費用。 氮氣焊接可以減少錫渣節(jié)省成本，但是用戶必須要承擔(dān)氮氣的費用以及輸送系統(tǒng)的先期投資。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以

20、及由于焊點浸潤更好因而缺陷率降低所節(jié)省下來的成本。（4）錫渣）錫渣波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 32冷卻系統(tǒng)的要求：推薦使用快速冷卻.裂錫! 自然冷卻時，因焊點內(nèi)外的冷卻速率及PCB和焊點冷卻速率不一致，這樣容易造成焊點裂錫我司波峰焊采用強制風(fēng)冷。（五）冷卻（五）冷卻外置水冷機強制風(fēng)冷波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 33二、無鉛波峰焊的工藝要求二、無鉛波峰焊的工藝要求波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 34波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分

21、析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 35波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 36波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 37標(biāo)準(zhǔn)溫度曲線標(biāo)準(zhǔn)溫度曲線波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 38獲得溫度曲線獲得溫度曲線Profile 利用熱電偶固定連接在測試板上，通過測溫儀監(jiān)控記錄測試板在波峰焊內(nèi)完成一次運行周期的溫度變化，形成對應(yīng)于連續(xù)的時間溫度關(guān)系曲線，從而繪制Profile.波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 3

22、9波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 40前波峰噴流均勻,無堵塞現(xiàn)象;后波峰平靜且后流適當(dāng).后波峰后流過大,理想的后流量是:無板經(jīng)過時流量微小或無流量,有板經(jīng)過時才推動后流.波峰設(shè)定波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 41無鉛與有鉛焊點比較通孔元件過錫面的焊點有鉛通孔元件元件面的焊點有鉛無鉛無鉛波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 42三、波峰焊接缺陷分析三、波峰焊接缺陷分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析波峰焊接技術(shù)及應(yīng)用分析華電科技產(chǎn)業(yè)有限公司工程部 Page 43 指焊點焊錫合金沒