焊接技術的發(fā)展

焊接技術的進展在現(xiàn)代電子焊接技術的進展歷程中，經(jīng)受了兩次歷史性的變革：第一次是從通孔焊接技術向外表貼裝焊接技術的轉變；其次次便是我們正在經(jīng)受的從有鉛焊接技術向無鉛焊接技術的轉變。焊接技術的演化直接帶來了兩個結果：一是線路板上所需焊接的通孔元器件越來越少；二是通孔元器件〔尤其是大熱容量或細間距元器件〕的焊接難度越來越大，特別是對無鉛和高牢靠性要求的產(chǎn)品。再來看看全球電子組裝行業(yè)目前所面臨的挑戰(zhàn)：全球競爭迫使生產(chǎn)廠商必需在更短時間里將產(chǎn)品推向市場，以滿足客戶不斷變化的要求；產(chǎn)品需求的季節(jié)性變化，要求敏捷的生產(chǎn)制造理念；全球競爭迫使生產(chǎn)廠商在提升品質的前提下降低運行成本；無鉛生產(chǎn)已是大勢所趨。上述挑戰(zhàn)都自然地反映在生產(chǎn)方式和設備的選擇上，這也是為什么選擇性波峰焊〔以下簡稱選擇焊〕在近年來比其他焊接方式進展得都要快的主要緣由；固然，無鉛在現(xiàn)代電子焊接技術的進展歷程中，經(jīng)受了兩次歷史性的變革：第一次是從通孔焊接技術向外表貼裝焊接技術的轉變；其次次便是我們正在經(jīng)受的從有鉛焊接技術向無鉛焊接技術的轉變。焊接技術的演化直接帶來了兩個結果：一是線路板上所需焊接的通孔元器件越來越少；二是通孔元器件〔尤其是大熱容量或細間距元器件〕的焊接難度越來越大，特別是對無鉛和高牢靠性要求的產(chǎn)品。再來看看全球電子組裝行業(yè)目前所面臨的挑戰(zhàn)：全球競爭迫使生產(chǎn)廠商必需在更短時間里將產(chǎn)品推向市場，以滿足客戶不斷變化的要求；產(chǎn)品需求的季節(jié)性變化，要求敏捷的生產(chǎn)制造理念；全球競爭迫使生產(chǎn)廠商在提升品質的前提下降低運行成本；無鉛生產(chǎn)已是大勢所趨。上述挑戰(zhàn)都自然地反映在生產(chǎn)方式和設備的選擇上，這也是為什么選擇性波峰焊〔以下簡稱選擇焊〕在近年來比其他焊接方式進展得都要快的主要緣由；固然，無鉛時代的到來也是推動其進展的另一個重要因素。通孔元器件的焊接主要承受手工焊、波峰焊和選擇焊等幾種手工焊接手工焊接由于具有歷史悠久、本錢低、敏捷性高等優(yōu)勢，至今仍被廣泛承受。但是，在牢靠性要求高、焊接難度大的一些應用中，由于下述緣由受到相當?shù)闹萍s：1、烙鐵頭的溫度難以準確掌握，這是一個最根本的問題。假設烙鐵頭溫度過低，簡潔造成焊接溫度低于工藝窗口的下限而形成冷焊或虛焊；同時，由于烙鐵的熱回復性到底有限，格外簡潔導致金屬化通孔內透錫不良。烙鐵頭溫度過高，簡潔使焊接溫度高于工藝窗口上限而形成過厚的金屬間化合物層，從而導致焊點變脆、強度下降，并可能導致焊盤脫落使線路板報廢；2、焊點質量的好壞往往受到操作者的學問、技能和心情的影響，很難進展掌握；3、勞動力較機器設備的本錢優(yōu)勢正在漸漸喪失。雖然有上述的局限性但在實際的生產(chǎn)過程中由于種種的緣由，手工焊接還是必不行少的。波峰焊一般波峰焊的焊接方式：熔化的焊料〔鉛錫合金〕形成單波(λ波)或雙波(擾流波和λ波)，插件在預熱之后，整個插件板經(jīng)過單波(λ波)或雙波(擾流波和λ的。波峰焊的焊接流程：插件通過傳送帶進入波峰焊機以后，助焊劑通過噴霧的形式〔或其他形式〕涂敷到整個插件上〔助焊劑主要是為了到達去除氧化物與降低被焊接材質外表張力〕，經(jīng)過噴涂助焊劑后的插件到達預熱區(qū)〔預熱區(qū)主要有三個目的：①使助焊劑到達并保持一個活化溫度來保證焊點的完全浸潤，②蒸發(fā)掉全部可能吸取的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑，假設這些東西不被去除的話，它們會在過波峰時沸騰并造成焊錫濺射，或者產(chǎn)生蒸汽留在焊錫里面形成中空的焊點。③減小插件進入焊接波峰時產(chǎn)生的熱沖擊?！辰?jīng)過預熱后板子到達焊接區(qū)，焊接區(qū)的溫度通常設定在240250波峰焊設備制造至今已有50路板的制造中具有生產(chǎn)效率高和產(chǎn)量大等優(yōu)點，因此曾經(jīng)是電子產(chǎn)品自動化大批量生產(chǎn)中最主要的焊接設備。但是，在其應用中波峰焊設備制造至今已有50路板的制造中具有生產(chǎn)效率高和產(chǎn)量大等優(yōu)點，因此曾經(jīng)是電子產(chǎn)品自動化大批量生產(chǎn)中最主要的焊接設備。但是，在其應用中也存在有肯定的局限性：1、無法滿足同一塊線路板上各種元件焊接參數(shù)。同一塊線路板上的不同焊點因其特性不同距、透錫要求等〕，其所需的焊接參數(shù)可能大相徑庭。但是，波峰焊的特點是使整塊線路板上的全部焊點在同一設定參數(shù)下完成焊接，因而不同焊點間需要彼此“將就”，這使得波峰焊較難完全滿足高品質線路板的焊接要求；2、在實際應用中比較簡潔消滅問題。為了滿足某種元件或某個局部的焊接參數(shù)會調整各種參數(shù)，入調升溫度、調整焊接速度、助焊劑的量等，假設調升溫度時熱沖擊就會過大，這樣簡潔造成整塊線路板變形，從而使線路板頂部的元器件焊點開路而雙面插裝的電路板生產(chǎn)工藝流程比較簡單，插件上焊好的表貼器件可能在經(jīng)過波峰焊的時候消滅二次熔化形成漏焊；焊好的熱敏器件簡潔因溫度過高而損壞；在生產(chǎn)過程中使用到很多的工裝夾具和阻焊用品。為防止上述狀況的發(fā)生而使用的工裝夾具簡潔形成焊接陰影進而造成冷焊 。3、運行本錢較高。在波峰焊的實際應用中，助焊劑的全板噴涂和錫渣的產(chǎn)生都帶來了較高的運行本錢；尤其是無鉛焊接時，由于無鉛焊料的價格是有鉛焊料的3驚人的。此外，無鉛焊料不斷熔解焊盤上的銅，時間一長便會使錫缸中的焊料成分發(fā)生變化，這需要定期添加純錫和昂貴的銀來加以解決；4、維護與保養(yǎng)麻煩。生產(chǎn)中剩余的助焊劑會留在波峰焊的傳送系統(tǒng)中，而且產(chǎn)生的錫渣需要定期去除，這些都給使用者帶來較為繁復的設備維護與保養(yǎng)工作；5、線路板設計不良給生產(chǎn)帶來肯定的困難。有些線路板在焊接時，由于設計者沒有考慮到生產(chǎn)實際狀況，無論我們設定什么樣的波峰焊參數(shù)和承受各種夾具，焊接效果總是難以讓人完全滿足〔例如，某些關鍵部位總是存在透錫不良或橋連等缺陷〕。波峰焊后不得不進展補焊，從而降低了產(chǎn)品的長橋連等缺陷〕。波峰焊后不得不進展補焊，從而降低了產(chǎn)品的長期牢靠性。選擇性波峰焊選擇性波峰焊的焊接方式：熔化的焊料〔鉛錫合金〕泵形成焊錫柱，插件在經(jīng)過預熱后，通過焊錫柱移動到每個需要焊接元件的下部進展單點或線的焊接。選擇性波峰焊的焊接流程：插件通過傳送帶進入波峰焊機以后，助焊劑通過氮氣壓力噴射出一條細線的形式涂敷到需要焊接的元件引腳和焊盤上，在噴涂過程中對于元件引腳比較密集的區(qū)域我們可以選擇噴涂一條線，來增加工作效率。對于不密集的區(qū)域來講我們可以噴涂單個的點，這樣可以節(jié)約助焊劑；經(jīng)過噴涂助焊劑后的插件到達預熱區(qū)，選擇性波峰焊承受的是短波預熱的形式，通常預熱溫度在110度左右，預熱30秒左右，這是PCB“度身定制”，我們不必再“將就”。工程師有足夠的工藝調整空間把每個焊點的焊接參數(shù)〔助焊劑的噴涂量、焊接時間、焊接的板子上的溫度并沒有到達110皮太大的話要酌情增加預熱溫度和時間；經(jīng)過預熱后板子到達焊接區(qū)，由電磁泵形成的錫柱在插件下方依據(jù)程序設定的位置，移動到每個需要焊接的位置通過點或線的方式將焊點上全部助焊劑和氧化膜的剩余物去除，并形成良好的焊點?！岸壬矶ㄖ啤?，我們不必再“將就”。工程師有足夠的工藝調整空間把每個焊點的焊接參數(shù)〔助焊劑的噴涂量、焊接時間、焊接波峰高度等〕調至最正確，缺陷率由此降低，我們甚至有可能做到波峰高度等〕調至最正確，缺陷率由此降低，我們甚至有可能做到通孔元器件的零缺陷焊接。選擇焊只是針對所需要焊接的點進展助焊劑的選擇性噴涂，線路板的清潔度因此大大提高，同時離子污染量大大降低。助焊NACL-氣中的水分子結合形成鹽從而腐蝕線路板和焊點，最終造成焊點開路。因此，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式往往需要對焊接完的線路板進展清洗，而選擇焊則從根本上解決了這一問題。焊接中的升溫順降溫過程都會給線路板帶來熱沖擊，其強度在無鉛焊接中尤為突出。無鉛波峰焊的波峰溫度一般為 260℃左右，比有鉛波峰焊高10～15℃。在焊接時，整塊線路板的溫度經(jīng)受了從室溫到260℃，再冷卻到室溫的過程，這一升一降的兩個溫度變化過程所帶來的熱沖擊會使線路板上不同材質的物體由于熱脹冷縮系數(shù)不同而形成剪切應力，比方說 承受熱沖擊時便會在焊球的頂部與底部形成剪切應力，當這個剪切應力大到肯定程度時便會使BGA形成分層和微裂縫。這樣的缺陷很難檢測〔即使借助X光機和AOI〕，而且焊點在物理連接上仍舊導通〔也無法通過功能測試檢測〕，但是當產(chǎn)品在實際使用中該焊點受到震驚等外來因素影響時，很簡潔形成開路。選擇焊只是針對特定點的焊接，無論是在點焊和拖焊時都不會對整塊線路板造成熱沖擊，因此也不會在BGA等外表貼裝器件上形成明顯的剪切應力，從而避開了熱沖擊所帶來的各類缺陷。無鉛焊接所需溫度應力，從而避開了熱沖擊所帶來的各類缺陷。無鉛焊接所需溫度高，焊料可焊性和流淌性差，焊料的熔銅性強。每個焊點逐點完成焊接。選擇性波峰焊設備的組成和技術要點助焊劑噴涂系統(tǒng)選擇焊承受選擇性助焊劑噴涂系統(tǒng)，即助焊劑噴頭依據(jù)事先編制好的程序指令運行到指定位置后，僅對線路板上需要焊接的區(qū)域進展助焊劑噴涂〔可點噴和線噴〕，不同區(qū)域的噴涂量可依據(jù)程序進展調整。由于是選擇性噴涂，不僅助焊劑用量比波峰焊有很大的節(jié)約，同時也避開了對線路板上非焊接區(qū)域的污染。由于是選擇性噴涂，所以對助焊劑噴頭掌握的精度要求格外高〔包括助焊劑噴頭的驅動方式〕，同時助焊劑噴頭也應具備自動校準功能。此外，助焊劑噴涂系統(tǒng)中，在材料的選擇上必需能要考慮到VOC觸到助焊劑的地方，零部件都必需能抗腐蝕。預熱模塊預熱模塊的關鍵在于安全，牢靠。首先，整板預熱是其中的關鍵。由于整板預熱可以有效地防止線路板的不同位置受熱不均而造成線路板的變形。其次，預熱的安全可控格外重要。預熱的主要作用是活化助焊劑，由于助焊劑的活化是在肯定溫度范圍下完成的，過高和過低的溫度對助焊劑的活化都是不利的。此外，線路板上的熱敏器件也要求預熱的溫度可控，不然熱敏器件將很有可能被損壞。而且這樣一來，焊盤與基板的剝離、對線路板的熱沖擊，以及熔銅的風險也降低了，焊接的牢靠性自然大大增加。焊接模塊焊接模塊通常由錫缸、機械/電磁泵、焊接噴嘴、氮氣保護裝/從獨立的焊接噴嘴中不斷涌出，形成一個穩(wěn)定的動態(tài)錫波；氮氣保護裝置可以有效防止由于錫渣產(chǎn)生而堵塞焊接噴嘴；而傳動裝置則保證了錫缸或線路板的準確移動以實現(xiàn)逐點焊接。氮氣的使用。氮氣的使用可以將無鉛焊料的可焊性提高 倍，這對全面提高無鉛焊接的質量是格外關鍵的。選擇焊與浸焊的根本區(qū)分。浸焊是將線路板浸在錫缸中依靠焊料的外表張力自然爬升完成焊接。對于大熱容量和多層線路板，浸焊是很難到達透錫要求的。選擇焊則不同，焊接噴嘴中沖出來的是動態(tài)的錫波，它的動態(tài)強度會直接影響到通孔內的垂直透錫度；特別是進展無鉛焊接時，由于其潤濕性差，更需要動態(tài)強勁的錫波。此外，流淌強勁的波峰上不簡潔殘留氧化物，這對提高焊接質量也會有幫助。焊接參數(shù)的設定。針對不同的焊點，焊接模塊應能對焊接時間、波峰頭高度和焊接位置進展共性化設置，這將使操作工程師有足夠的空間來進展工藝調整，從而使每個焊點的焊接效果到達最正確。有的選擇焊設備甚至還能通過掌握焊點的外形來到達防止橋連的效果。線路板傳送系統(tǒng)選擇焊對線路板傳送系統(tǒng)的關鍵要求是精度。為了到達精度要求，傳送系統(tǒng)應滿足以下兩點：軌道材料防變形，穩(wěn)定耐用；在通過助焊劑噴涂模塊和焊接模塊的軌道上加裝定位裝置。選擇焊所帶來的低運行本錢選擇焊的低運行本錢是其快速受到制造廠商歡送的重要緣由。優(yōu)勢前面已提到過，現(xiàn)在的線路板通孔元器件的焊接往往有可能只占整體線路板焊接的很小一局部，在這樣的狀況下，選擇焊具有以下的本錢優(yōu)勢：前面已提到過，現(xiàn)在的線路板通孔元器件的焊接往往有可能只占整體線路板焊接的很小一局部，在這樣的狀況下，選擇焊具有以下的本錢優(yōu)勢：:較小的設備占地面積:較少的能源消耗:大量的助焊劑節(jié)約:大幅度削減錫渣產(chǎn)生:大幅度削減錫渣產(chǎn)生:大幅度削減氮氣使用量:沒有工裝夾具費用的發(fā)生選擇焊的品牌主要有：ERSA、PEK、RPS、Pillarhouse要加插點照片1、一般波峰焊的焊接流程插件通過傳送帶進入波峰焊機以后，助焊劑通過噴霧的形式涂敷到整個插件上〔助焊劑主要是為了到達去除氧化物與降低被焊接材質外表張力〕，經(jīng)過噴涂助焊劑后的插件到達預熱區(qū)〔我們公司承受的是短波預熱,預熱溫度為420度。預熱時間或許在15秒左右〕〔預熱區(qū)主要有三個目的：①使助焊劑到達并保持一個活化溫度來保證焊點的完全浸潤，②蒸發(fā)掉全部可能吸取的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑，假設這些東西不被去除的話，它們會在過波峰時沸騰并造成焊錫濺射，或者產(chǎn)生蒸汽留在焊錫里面形成中空的焊點。③減小插件進入焊接波峰時產(chǎn)生的熱沖擊?！辰?jīng)240250度之間，每個焊接的焊接時間或許也就在 1-2秒就完成焊接了。對穿通孔元件來講單波就足夠了，對于雙波峰焊接的狀況在表貼元件波峰焊的狀況用的比較多〔我們公司就是通孔式元件焊接，因此我們目前之使用了單波峰進展焊接〕當線路板進入波峰時，焊錫流淌的方向和板子的行進方向相反，可在元件引腳四周產(chǎn)生渦流。這就像是一種洗刷，將上面全部助焊劑和氧化膜的剩余物去除，在焊點到達浸潤溫度時形成一個良好的焊點。2、選擇性波峰焊的焊接流程。插件通過傳送帶進入波峰焊機以后，助焊劑通過氮氣壓力噴射出一條細線的形式涂敷到需要焊接的元件引腳和焊盤上，在噴涂過程中對于元件引腳比較密集的區(qū)域我們可以選擇噴涂一條線，來增加工裝效率。對于不密集的區(qū)域來講我們可以噴涂單個的點，這樣可以節(jié)約助焊劑；經(jīng)過噴涂助焊劑后的插件到達預熱區(qū)，選擇性波峰焊承受的是短波預熱的形式，通常預熱溫度在 110度左右，預熱30秒左右，這是PCB的板子上的溫度并沒有到達110度，但假設板材太厚或者接地銅皮太大的話要酌情增加預熱溫度和時間；經(jīng)過預熱后板子到達焊接區(qū)，由電磁泵形成的錫柱在插件下方依據(jù)程序設定的位置，移動到每個需要焊接的位置通過點或線的方式將焊點上全部助焊劑和氧化膜的剩余物去除，并形成良好的焊點。1、一般波峰焊的優(yōu)缺點：優(yōu)點：一般波峰焊設備制造至今已有50孔元器件電路板的制造中具有生產(chǎn)效率高和產(chǎn)量大等優(yōu)點，曾經(jīng)是電子產(chǎn)品自動化大批量生產(chǎn)中最主要的焊接設備。缺點：一般波峰焊在其應用中存在有肯定的局限性：〔1〕、焊接參數(shù)只有一種。實際生產(chǎn)中同一塊插件板上的不同焊點因其特性不同，其所需的焊接參數(shù)可能大相徑庭。但是，波峰焊的特點是使整塊插件板上的全部焊點在同一設定參數(shù)下完成焊接，因而不同焊點間需要彼此“將就”，這使得波峰焊較難完全〔1〕、焊接參數(shù)只有一種。實際生產(chǎn)中同一塊插件板上的不同焊點因其特性不同，其所需的焊接參數(shù)可能大相徑庭。但是，波峰焊的特點是使整塊插件板上的全部焊點在同一設定參數(shù)下完成焊接，因而不同焊點間需要彼此“將就”，這使得波峰焊較難完全滿足高品質線路板的焊接要求?！?〕、〔3〕、運行本錢較高。在波峰焊的實際應用中，助焊劑的全板噴涂和錫渣的產(chǎn)生都帶來了較高的運行本錢?！?〕〔4〕、維護與保養(yǎng)麻煩。生產(chǎn)中剩余的助焊劑會留在波峰焊的傳送系統(tǒng)中，而且產(chǎn)生的錫渣需要每天去除，這些都給使用者帶來較為繁復的設備維護與保養(yǎng)工作?！?〕、線路板設計不良給生產(chǎn)帶來肯定的困難。有些線路板在焊接時，由于設計者沒有考慮到生產(chǎn)實際狀況，無論我們設定什么樣的波峰焊參數(shù)