波峰焊機械結構培訓講義

1、-機械結構部分機械結構部分2014-11-26冶金連接冶金連接軟釬焊：它是利用熔點低于軟釬焊：它是利用熔點低于315 的填充金屬的填充金屬 對基體金屬的對基體金屬的潤濕潤濕作用，而達到連接作用，而達到連接 目的的一種方法。目的的一種方法。硬釬焊：利用熔點高于硬釬焊：利用熔點高于427 的填充金屬，靠的填充金屬，靠 潤濕潤濕和和擴散擴散作用而獲得連接強度的連作用而獲得連接強度的連 接方法。接方法。焊接：焊接： 靠基體金屬靠基體金屬擴散擴散作用，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。 波峰焊接焊點形成的基本過程取決于焊料和基體金屬波峰焊接焊點形

2、成的基本過程取決于焊料和基體金屬結合面間的潤濕作用，也正是基體金屬被熔融焊料的物結合面間的潤濕作用，也正是基體金屬被熔融焊料的物理潤濕過程形成了結合界面。理潤濕過程形成了結合界面。1） = = 180 ，完全不潤濕。，完全不潤濕。2） 180 90 ，缺乏潤濕親合力。，缺乏潤濕親合力。3） 90 M ，臨界潤濕狀態(tài)，通常取，臨界潤濕狀態(tài)，通常取M 75 。 4） M ，良好潤濕狀態(tài)。，良好潤濕狀態(tài)。 5） = = 0 ，完全潤濕。，完全潤濕。 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、氣體等）局部污染：金屬氧化物

3、、硫化物、非金屬雜質、氣體等3）焊接時間：合理加長焊接時間可以提高潤濕效果）焊接時間：合理加長焊接時間可以提高潤濕效果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濕的程度焊料的不同直接決定潤濕的程度6）表面粗糙度：粗糙表面的溝紋形成毛細管作用）表面粗糙度：粗糙表面的溝紋形成毛細管作用7）焊接溫度：潤濕速度隨溫度的升高而增加）焊接溫度：潤濕速度隨溫度的升高而增加8）其它：熔融焊料的靜壓、焊料的內聚力等）其它：熔融焊料的靜壓、焊料的內聚力等 原子擴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)潤濕或者不潤濕的力的平衡起著重素，它決定了影響系統(tǒng)潤濕或者不潤濕的力的平衡起著重要的作用；一旦焊料潤濕了表面，則表面鍵相互飽和，而要的作用；一旦焊料潤濕了表面，則表面鍵相互飽和，而且原子級的表面能使連接界面具有很高的強度和可靠性。且原子級的表面能使連接界面具有很高的強度和可靠性。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 預加熱預加熱 浸波峰焊錫浸波峰焊錫 冷卻冷卻Applying flux. pre-heater soldering cooling 1 1）從預熱段到焊接前的溫度跌落）從預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）兩波峰焊接時間之和一般為）兩波峰焊接時間之和一般為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熱溫度之差小于）波峰的峰值溫度與預熱溫度之差小于150150 ( (T3-T1150)T3-T1150)。 接駁接駁控制控制輸送輸送噴霧噴霧預熱預熱錫爐錫爐冷卻冷卻洗爪洗爪排風排風機架機架排風排風氮氣氮氣排風排風機架機架:設備各零

6、部件的承載框架設備各零部件的承載框架運輸運輸: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熱預熱:避免焊接時避免焊接時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入波峰焊接傳送系統(tǒng)從插件線體順利的進入波峰焊接傳送系統(tǒng)冷卻冷卻:降低熱能

7、對元器件的損害，提高降低熱能對元器件的損害，提高PCB基板銅箔的粘接強度等基板銅箔的粘接強度等氮氣氮氣:降低焊料氧化、提高焊接強度等降低焊料氧化、提高焊接強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加錫自動加錫:及時補加因焊接損失的焊料及時補加因焊接損失的焊料風刀風刀:冷風到形成風簾效果，熱風刀消除連焊冷風到形成風簾效果，熱風刀消除連焊控制控制:對系統(tǒng)各部件的工作進行協(xié)調和管理對系統(tǒng)各部件的工作進行協(xié)調和管理1）助焊劑的功能及成份）助焊劑的功能及成份功能功能:化學凈化和防止基體金屬表面重新氧化化學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:化學凈化和防止基

8、體金屬表面重新氧化化學凈化和防止基體金屬表面重新氧化稀釋劑稀釋劑:化學凈化和防止基體金屬表面重新氧化化學凈化和防止基體金屬表面重新氧化發(fā)泡劑發(fā)泡劑:化學凈化和防止基體金屬表面重新氧化化學凈化和防止基體金屬表面重新氧化2）涂覆系統(tǒng)的作用及技術要求）涂覆系統(tǒng)的作用及技術要求作用作用:將助焊劑自動而高效地涂覆到將助焊劑自動而高效地涂覆到PCB的被焊面上的被焊面上要求要求a.涂覆層應均勻一致，對被焊接表面覆蓋性好涂覆層應均勻一致，對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構簡單結構簡單價格低廉價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熱時間長預熱時間長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)雜質不易混入雜質不易混入結構復雜結構

10、復雜易污染設備易污染設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）步進馬達噴霧結構分析）步進馬達噴霧結構分析8）無桿氣缸噴霧結構分析）無桿氣缸噴霧結構分析9）超聲波噴霧結構分析）超聲波噴霧結構分析超聲波噴霧超聲波噴霧步進馬達噴霧步進馬達噴霧驅動部件驅動部件司服電機步進電機傳動部件傳動部件同步皮帶滾珠絲桿導向機構導向機構直線軸承直線導軌10）噴霧涂覆方式特性比較）噴霧涂覆方式特性比較1）預熱系統(tǒng)的作用及技術要求）預熱系統(tǒng)的作用及技術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)物質除去助焊劑中過多的揮發(fā)物質減小波峰焊

11、接時的熱沖擊減小波峰焊接時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)效率溫度調節(jié)范圍寬，室溫溫度調節(jié)范圍寬，室溫 250250范圍內可調范圍內可調應有一定的預熱長度應有一定的預熱長度不應有可見的明火不應有可見的明火對助焊劑系統(tǒng)影響要小對助焊劑系統(tǒng)影響要小耐沖擊、振動、可靠性高、維修方便耐沖擊、振動、可靠性高、維修方便2）預熱方式的分類）預熱方式的分類預熱方式預熱方式輻射式輻射式(輻射輻射)-容積式容積式(傳導、對流傳導、對流)-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加熱熱風加熱熱風、平板加熱熱風、平板加熱熱風

12、、發(fā)熱管加熱熱風、發(fā)熱管加熱3）常用預熱結構之射燈預熱）常用預熱結構之射燈預熱射燈射燈高溫玻璃高溫玻璃框架框架4）常用預熱結構之加熱管預熱）常用預熱結構之加熱管預熱加熱管加熱管框架框架5）常用預熱結構之純熱風預熱）常用預熱結構之純熱風預熱發(fā)熱絲發(fā)熱絲馬達馬達框架框架整流板整流板6）常用預熱結構之微熱風預熱）常用預熱結構之微熱風預熱熱風馬達熱風馬達框架框架發(fā)熱板、整流板發(fā)熱板、整流板7）各預熱方式特性比較）各預熱方式特性比較項目項目加熱管預熱加熱管預熱射燈預熱射燈預熱純熱風預熱純熱風預熱微熱風預熱微熱風預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方便

13、性維護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）常見預熱結構組合方式）常見預熱結構組合方式9）預熱特性圖之熱風預熱）預熱特性圖之熱風預熱發(fā)熱板發(fā)熱板+微熱風微熱風10）預熱特性圖之混合預熱射燈+發(fā)熱板+微熱風11）預熱特性圖對比分析）預熱特性圖對比分析發(fā)熱板+微熱風(1,2,3溫區(qū))射燈(1溫區(qū))+發(fā)熱板+微熱風(2,3溫區(qū))對比第1,2,3溫區(qū)溫度設定()160 170 180160 170 180錫爐溫度設定()250250運輸速度設定MM/MIN12001200預熱最大溫度()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測試點位置275MM380MM 結論結論:從兩種預熱方式的曲線可以看出：從兩種預熱方式的曲線可以看出：1.發(fā)熱板發(fā)熱板+微熱風微熱風(1,2,3溫區(qū)溫區(qū))從從3060秒時間段升秒時間段升溫到溫到70度，度，120秒時最高升溫到秒時最高升溫到117.9度度.幾個測幾個測溫點的同步性即均勻性很好溫點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+微熱風微熱風(2,3溫區(qū)溫區(qū))從從3060秒時間段升溫到

15、秒時間段升溫到100度，比標準預熱方式提高度，比標準預熱方式提高30度度, 120秒時最高升溫到秒時最高升溫到133.8度度,也提高了也提高了15.9度度,幾個測溫點的均勻性也小于幾個測溫點的均勻性也小于5度度.3.混合預熱方式不僅熱效率高混合預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的熱沖擊減小波峰焊接時的熱沖擊有優(yōu)良的波峰動力學特性有優(yōu)良的波峰動力學特性波峰平穩(wěn)，高度可調波峰平穩(wěn)，高度可調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，完善的溫度自動控制措施熱工特性好，節(jié)能省電，完善的溫度自動控制措施盡可能的使焊料槽內的焊料在工作中加入循環(huán)過程盡可能的使焊料槽內的焊料在工作中加入循環(huán)過程溫度均勻，不可有過熱點溫度均勻，不可有過熱點雜質金屬對焊料槽的污染要小雜質金屬對焊料槽的污染要小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式傳導式感應式感應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)生器結構原理）離心泵式釬料波峰發(fā)生器結構原理馬達馬達泵葉泵葉錫槽錫槽噴口噴口流道流道4）離心泵泵葉結構）離心泵泵葉結構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)生器結構原理）軸流泵式釬料波峰發(fā)生器結構原理馬達馬達泵葉泵葉錫槽錫槽噴口噴口流道流道6）軸流泵泵葉結構）軸流泵泵葉結構7）齒輪泵式釬料波峰發(fā)生器結構原理）齒輪泵式釬料波峰發(fā)生器結構原理8）感應式電磁泵釬料波峰發(fā)生器結構原理）感應式電磁泵釬料波峰發(fā)生器結構原理9）釬料波峰整平技術）釬料波峰整平技術整流結構整流結構阻尼型阻尼型-分流型分流型-迷宮型整流結構迷宮型整流結構板式結構板式結構篩孔板式篩孔板

18、式板篩復合式板篩復合式導流片式導流片式方格柵式方格柵式導流、格柵復合式導流、格柵復合式10）釬料波形調控技術）釬料波形調控技術過板示意圖過板示意圖結構示意圖結構示意圖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)、無抖動和振動現(xiàn)象，噪音小傳送平穩(wěn)、無抖動和振動現(xiàn)象，噪音小能在某一給定的速度范圍內連續(xù)可調能在某一給定的速度范圍內連續(xù)可調夾送角度可以在夾送角度可以在4 7 之間調整之間調整有良好的化學穩(wěn)定性，不溶蝕、不粘錫等有良好的化學穩(wěn)定性，不溶蝕、不粘錫等裝卸方便，維修容易裝卸方便，維修容易結構緊湊，對其它結構無干涉結構緊湊，對其它結構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不同而調節(jié)不同而調節(jié)2）傳送系統(tǒng)的分類）傳送系統(tǒng)的分類1）設備的安裝條件）設備的安裝條件a.a.海撥高度海撥高度0100001000m m，濕度濕度3095%3095%（非凝結）（非凝結）b.b.抗壓強度抗壓強度5.55.5MpaMpa、強度等級為強度等級為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