波峰正在播放爆乳女教师❌第1🌈焊接工(gōng)藝技術的研究

   作爲一種傳(chuán)統焊接技術，目前(qián)波峰焊接技術依(yī)然在電子制造領(lǐng)域發揮着積極作(zuo)用。介紹了波峰焊(hàn)🐇接技術的原理，并(bìng)分别從焊接前的(de)質量控制、生産♋工(gong)藝材料及工藝參(can)數這三個方面探(tàn)讨了提高波峰焊(hàn)質量的有效方法(fa)。

   波峰焊是将熔化(hua)的焊料，經電動泵(beng)或電磁泵噴流成(cheng)✔️設計要求的焊料(liao)波峰，使預先裝有(yǒu)電子元器件的印(yìn)制闆㊙️通過焊料波(bo)峰，實現元器件焊(hàn)端或引腳♻️與印制(zhì)闆焊盤🔅之間機械(xiè)與電氣連接☁️的軟(ruan)釺焊。波峰焊用于(yú)印制闆裝聯已有(you)20多年的曆史，現在(zài)已成爲一種非常(chang)成熟的電子裝聯(lian)工藝技術，目前主(zhǔ)要☀️用于通孔插裝(zhuāng)組件和采用混合(hé)組裝方式的💯表面(mian)組件的焊接。
   1 波峰(fēng)焊工藝技術介紹(shao)
波峰焊有單波峰(feng)焊和雙波峰焊之(zhī)分。單波峰焊用于(yu)SMT時，由于焊料的"遮(zhe)蔽效應"容易出現(xian)較嚴重的質量問(wèn)👅題，如漏焊、橋接和(hé)焊縫不充實等缺(quē)陷。而雙波峰則較(jiào)好地克服了這個(ge)問題，大大減少漏(lou)焊、橋接和焊縫不(bu)充實等缺陷，因此(cǐ)目前在表面組裝(zhuāng)中廣泛采用雙波(bo)峰焊工藝和設備(bèi)，見圖1。

   波峰錫過程(chéng)：治具安裝→噴塗助(zhu)焊劑系統→預熱→一(yī)次波峰→二次波峰(fēng)→冷卻。下面分别介(jiè)紹各步内容及作(zuò)用。
1.1 治具安裝
治具(ju)安裝是指給待焊(hàn)接的PCB闆安裝夾持(chí)的治具，可以限制(zhì)基闆⛱️受熱變形的(de)程度，防止冒錫現(xiàn)象的發生，從而确(que)🌐保浸錫效果的穩(wěn)定。
1.2 助焊劑系統
助(zhù)焊劑系統是保證(zheng)焊接質量的第一(yi)個環節，其主要作(zuo)用是均勻地塗覆(fù)助焊劑，除去PCB和元(yuán)器件焊接表面的(de)氧化層和防⭐止焊(han)接過程中再氧化(huà)。助焊劑的塗覆一(yi)定要均勻，盡量不(bú)産生堆積，否則将(jiang)導緻焊接短路或(huò)開路。見♌圖2。

   助焊劑(ji)系統有多種，包括(kuò)噴霧式、噴流式和(he)發泡式。目前一💁般(bān)使用噴霧式助焊(hàn)系統，采用免清洗(xǐ)助焊📞劑，這是因爲(wei)免清洗助焊🚶劑中(zhong)固體含量極少，不(bú)揮發無含量隻有(yǒu)1/5～1/20。所以必🔴須采用噴(pen)霧式🍉助焊系統塗(tú)覆助焊劑，同時在(zai)焊接系統中加防(fang)氧化系統，保證🌏在(zai)PCB上得到一層均勻(yún)細密很薄的助焊(han)劑塗層，這樣🔅才不(bu)會因第一個波的(de)擦洗作用和助焊(hàn)劑的揮發，造成助(zhu)焊劑量不足，而導(dao)緻焊料橋接和拉(lā)尖。
   噴霧式有兩種(zhǒng)方式：一是采用超(chāo)聲波擊打助焊劑(jì)，使其顆粒變小，再(zài)噴塗到PCB闆上。二是(shi)采用微細噴嘴在(zài)一定空氣壓力下(xia)噴霧助焊劑。這種(zhǒng)噴塗均勻、粒度小(xiǎo)、易于控制，噴霧高(gao)度/寬度可自動🔆調(diao)節，是今後發展的(de)主流。
1.3 預熱系統
1.3.1預(yù)熱系統的作用
（1）助(zhù)焊劑中的溶劑成(cheng)份在通過預熱器(qi)時，将會受熱揮🤞發(fa)。從而避免溶劑成(cheng)份在經過液面時(shí)高溫氣化👌造成炸(zha)裂的現象發生，最(zui)終防止産生錫粒(lì)的品質隐患。 （2）待浸(jìn)錫産品搭載的部(bù)品在通過預熱器(qi)時的緩慢升溫，可(kě)避免過波峰時因(yin)☎️驟熱産生的物理(lǐ)作用造成部品損(sun)傷的情況發生。
（3）預(yù)熱後的部品或端(duan)子在經過波峰時(shí)不會因自身✔️溫❌度(dù)較低🔱的因素大幅(fú)度降低焊點的焊(han)接溫度，從而确保(bao)焊接在規定的時(shí)間内達到溫度要(yao)求。
1.3.2 預熱方法
波峰(fēng)焊機中常見的預(yu)熱方法有三種：①空(kōng)氣對流加熱；②紅外(wai)加熱器加熱；③熱空(kong)氣和輻射相結合(he)的方法✊加熱❄️。
1.3.3 預熱(re)溫度
一般預熱溫(wen)度爲130～150℃，預熱時間爲(wei)1～3min。預熱溫度控制得(de)好🐕，可防止虛焊、拉(la)尖和橋接，減小焊(han)料波峰對基闆的(de)熱沖擊，有效地🤞解(jiě)決焊接過程中PCB闆(pan)翹曲、分層、變形問(wen)題。
1.4 焊接系統
焊接(jie)系統一般采用雙(shuāng)波峰。在波峰焊接(jie)時，PCB闆先接觸第一(yi)個波峰，然後接觸(chù)第二個波峰。第一(yī)個波峰是由窄噴(pēn)嘴噴流出的"湍🔞流(liu)"波峰，流速快，對組(zu)件有較高的垂直(zhí)壓力，使焊☀️料對尺(chi)寸小，貼裝密度高(gāo)的表面組裝元器(qì)件的焊端有較好(hao)的滲透性；通過湍(tuan)流的熔融焊♌料在(zai)所有方向擦洗組(zu)件表面，從而提高(gāo)了焊料的💋潤濕性(xing)，并克服了由于元(yuan)器件的複雜形狀(zhuàng)和取向帶來的問(wen)題；同時也克服了(le)焊料的"遮🧡蔽效應(ying)"湍流波向上的噴(pēn)射力足以使焊劑(jì)氣體排出。因此，即(jí)使印制闆上不設(she)置排氣孔也不存(cun)在焊劑氣體的影(yǐng)響，從而大大減小(xiǎo)了漏焊、橋接和焊(hàn)縫不充實等焊接(jie)缺陷，提高了焊接(jie)可靠性。經過第一(yī)🛀個波峰的産品，因(yīn)浸錫時間短以及(ji)部品自身的散熱(rè)等因素，浸錫後存(cun)在着很多的短路(lu)，錫多，焊點光潔度(dù)不正常以及焊☂️接(jie)強度不足等不良(liang)内容。因此，緊接着(zhe)必須進行浸錫不(bú)良的修正，這個動(dong)作由噴♉流面🌍較平(píng)較寬闊，波峰較⭐穩(wěn)定的二級噴流進(jìn)行。這是一個"平滑(hua)"的波峰，流動速度(dù)🐇慢，有利于形成充(chong)實的焊縫，同時也(ye)可有效地去除焊(han)端上過量的焊料(liao)，并使所有焊接面(mian)上焊料潤🈲濕良好(hǎo)，修正了焊接面，消(xiao)除了可能的拉尖(jian)和橋接，獲得充實(shi)無缺陷的焊縫，最(zui)終确保🤩了組件焊(han)接的可靠性。雙波(bō)峰基本原⛱️理如圖(tú)3。

1.5 冷卻
浸錫後适當(dang)的冷卻有助于增(zēng)強焊點接合強度(dù)的功能❓，同時🏃🏻‍♂️，冷卻(que)後的産品更利于(yu)爐後操作人員的(de)作業，因此，浸錫後(hou)産品需☁️進行冷卻(que)處理。
2 提高波峰焊(hàn)接質量的方法和(he)措施
分别從焊接(jie)前的質量控制、生(shēng)産工藝材料及工(gōng)藝參數這三💞個方(fāng)面探讨了提高波(bō)峰焊質量的方法(fǎ)。
2.1 焊接前對印制闆(pǎn)質量及元件的控(kong)制
2.1.1 焊盤設計
（1）在設(shè)計插件元件焊盤(pan)時，焊盤大小尺寸(cùn)設計應合适。焊盤(pan)太大，焊料鋪展面(mian)積較大，形成的焊(han)點不飽🙇🏻滿，而較小(xiǎo)😍的焊❗盤銅箔表面(miàn)張力太小，形成的(de)焊點爲不浸潤焊(hàn)點⭕。孔徑與元件引(yǐn)線的配合間隙太(tài)大，容易虛焊，當孔(kong)徑比引線寬0.05～0.2mm，焊❗盤(pán)直徑爲孔徑的2～2.5倍(bèi)時，是焊接比較理(lǐ)想的條件。
（2）在設計(ji)貼片元件焊盤時(shí)，應考慮以下幾點(dian)：①爲了盡量去除"陰(yīn)影♌效應"，SMD的焊端或(huo)引腳應正對着錫(xī)流的🔴方向，以利于(yú)與錫流的接觸，減(jian)少虛焊和漏焊，波(bō)峰焊時推薦采用(yòng)的元件布置方💚向(xiang)圖如圖4所示；②波峰(feng)焊接不适合于細(xi)間距QFP、PLCC、BGA和小間距SOP器(qì)件焊接，也就是✉️說(shuō)在要波峰焊接的(de)這一面盡量不要(yao)布置這類元⛱️件；③較(jiào)小的元件不應排(pai)在較大的元件後(hou)，以免較大元件妨(fang)礙錫流與較小元(yuán)件的焊盤接觸，造(zào)成漏焊🍉。

2.1.2 PCB平整度控(kòng)制
波峰焊接對印(yìn)制闆的平整度要(yao)求很高，一般要求(qiu)翹曲度要💜小于0.5mm，如(ru)果大于0.5mm要做平整(zheng)處理。尤其是某些(xiē)印🥰制闆厚度隻有(you)1.5mm左右，其翹曲度要(yào)求就更高，否則無(wu)法保證焊接質量(liàng)。
2.1.3 妥善保存印制闆(pǎn)及元件，盡量縮短(duǎn)儲存周期
在焊接(jiē)中，無塵埃、油脂、氧(yang)化物的銅箔及元(yuán)件引線有利于形(xíng)成合格的焊點，因(yīn)此印制闆及元件(jiàn)應保存在幹燥、清(qīng)潔🐅的環境下，并且(qie)盡量縮短儲存周(zhou)期。對于放置時間(jian)較長的印制闆💛，其(qi)表面一般要做清(qing)潔處理，這樣可提(ti)高可焊性，減少虛(xū)焊和橋接，對表🥰面(miàn)有一定程度氧化(hua)的元件引腳，應先(xian)除去其表面氧化(hua)層。
2.2 生産工藝材料(liao)的質量控制
在波(bo)峰焊接中，使用的(de)生産工藝材料有(you)：助焊劑和焊料。
2.2.1 助(zhu)焊劑質量控制
助(zhu)焊劑在焊接質量(liang)的控制上舉足輕(qing)重，其作用是：（1）除去(qu)🌈焊🥰接表面的氧化(hua)物；（2）防止焊接時焊(han)料和焊接表面再(zài)氧化；（3）降✂️低焊料的(de)表面張力；（4）有助于(yú)熱量傳遞到焊接(jie)區。目前波峰焊接(jie)所采用的💰多爲免(miǎn)清洗🌍助焊劑。選擇(ze)助焊劑時有以下(xia)要求：（1）熔點比焊料(liao)低㊙️；（2）浸潤擴散速🥰度(du)比熔化焊料快；（3）粘(zhān)度和比重比焊料(liao)👅小；（4）在常溫下貯存(cun)穩定。
2.2.2 焊料的質量(liang)控制
錫鉛焊料在(zai)高溫下（250℃）不斷氧化(huà)，使錫鍋中錫－鉛焊(han)料含錫量不斷下(xia)降，偏離共晶點，導(dǎo)緻流動性差，出現(xian)連焊、虛焊、焊點強(qiáng)度不夠等質量問(wèn)題。可采用以下幾(jǐ)個方法來解決這(zhe)個問題：①添加氧化(huà)還原劑，使已氧化(huà)的SnO還原爲Sn，減小錫(xī)渣的産生；②不斷除(chú)去浮渣； ③每次焊接(jie)前添📱加一定量的(de)錫；④采用含抗氧化(huà)磷的焊料；⑤采用氮(dàn)氣保護，讓氮氣把(ba)焊料與空氣隔絕(jué)開來，取代普通氣(qi)體，這樣就避免了(le)浮渣的産生，這種(zhong)方法🥰要求對設備(bei)改型♋，并提供氮氣(qi)。
目前最好的方法(fǎ)是在氮氣保護的(de)氛圍下使用含磷(lín)的焊料，可将浮渣(zhā)率控制在最低程(cheng)度，焊接缺陷最少(shǎo)，工藝控制🈲最佳。
2.3 焊(han)接過程中的工藝(yi)參數控制
焊接工(gong)藝參數對焊接表(biǎo)面質量的影響比(bǐ)較複雜，并🈚涉‼️及到(dao)較✔️多的技術範圍(wei)。
2.3.1 預熱溫度的控制(zhì)
預熱的作用：①使助(zhu)焊劑中的溶劑充(chong)分發揮，以免印制(zhi)闆通過♌焊錫時，影(yǐng)響印制闆的潤濕(shī)和焊點的形成；②印(yìn)🆚制闆在焊接前達(dá)到一定溫度，以免(mian)受到熱沖擊産生(shēng)翹曲變🔞形。一般預(yu)熱溫度控制在180～210℃，預(yù)熱時間1～3min。
2.3.2 焊接軌道(dao)傾角
軌道傾角對(duì)焊接效果的影響(xiǎng)較爲明顯，特别是(shì)在焊接高密度SMT器(qi)件時更是如此。當(dāng)傾角太小時，較易(yi)出現橋接，特别是(shi)焊接中，SMT器件的"遮(zhe)蔽區"更易出現橋(qiáo)接；而傾角過🌈大，雖(suī)然有利于橋接的(de)消除，但焊點吃錫(xi)量太小，容易産生(sheng)虛焊。軌道傾角應(yīng)控制在5°～8°之間。
2.3.3 波峰(fēng)高度
波峰的高度(du)會因焊接工作時(shí)間的推移而有一(yi)些變化，應在焊接(jiē)過程中進行适當(dang)的修正，以保證理(li)想高度進行焊接(jiē)波峰高度，以壓錫(xī)深度爲PCB厚度的1/2～1/3爲(wei)準。
2.3.4 焊接溫度
焊接(jiē)溫度是影響焊接(jie)質量的一個重要(yao)的工藝參數。焊🔞接(jiē)溫度🈲過低時，焊料(liao)的擴展率、潤濕性(xing)能變差，使焊盤或(huò)⛷️元器件焊端由于(yú)不能充分的潤濕(shī)，從而産生虛焊、拉(la)尖、橋接等缺陷；焊(han)接溫度🙇‍♀️過高時，則(ze)加速了焊盤👈、元器(qi)件引腳及焊料的(de)氧化，易産生虛焊(han)。焊接溫度應控制(zhì)在250±5℃。
3 常見焊接缺陷(xiàn)及排除
影響焊接(jie)質量的因素是很(hen)多的，表1列出的是(shi)一些♊常見缺㊙️陷及(jí)❓排除方法，以供參(cān)考。

  波峰焊接是一(yī)項精細工作，影響(xiang)焊接質量的因素(sù)也很多，還需我們(men)更深一步地研究(jiū)和讨論，以期提🆚高(gao)波峰焊的工藝知(zhī)識。

 

        文章整理：昊瑞(ruì)電子 /