波峰焊知识介绍 (NXPowerLite)

1波峰焊焊接知识基础介绍天通浙江精电科技有限公司事业二部工程部Johnson_chen陈锦毅2008-6-12ME/工艺工程系统培训教材—102&主要内容&z1.什么是波峰焊接以及相关述语汇集：z2.波峰焊接流程与原理介绍：z3.波峰焊工艺对PCB以及器件的要求：z4.波峰焊所用辅料介绍：z5.波峰焊工艺参数设计：z6.波峰焊接缺陷展示与分析：z7.波峰焊发展趋势介绍：31.波峰焊的定义以及相关述语汇集.11.什么是波峰焊？2.可以做什么样的制程产品？‹波峰焊接是我们生产过程中的一道非常关键的工序，波峰焊接质量的好坏直接影响着整机产品的质量。因此，波峰焊工序一直是生产中重点控制的关键工序之一。波峰焊是将熔融的液态焊料﹐借助与泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB置与传送链上﹐经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。叶泵叶泵移动方向移动方向焊料焊料4波峰焊相关述语1.波峰焊的定义以及相关述语汇集.21波峰焊wavesoldering插装有元器件，涂覆上助焊剂并经过预热的印制板沿一定工艺角度的导轨，从焊锡波峰上匀速通过，即完成印制板焊接的工艺方法。2波峰焊机wavesolderingunit---能产生焊锡波峰并能自动完成印制板组件焊接工艺过程的工艺装备。3波峰高度waveheight---波峰焊机喷嘴到波峰顶点的距离。4牵引角dragangle---波峰顶水平面与印制板前进方向的夹角。5助焊剂flux---焊接时使用的辅料，是一种能清除焊料和被焊母材表面的氧化物，使表面达到必要的清洁度的活性物质。它能防止焊接期间表面的再次氧化，降低焊料表面张力，提高焊接性能。6焊料solder---焊接过程中用来填充焊缝并能在母材表面形成合金层的金属材料铅合金。7焊接温度solderingtemperature---波峰的平均温度。8焊点solderjoint---焊件的交接处并为焊料所填充，形成具有一定机电性能和一定覆形的区域。9焊接时间solderingtime---印制板焊接面上任一焊点或指定部位，在波峰焊接过程中接触熔融焊料的时间。10压锡深度depthofimpregnated---印制板被压入锡波的深度。11拉尖icicles---焊点从元器件引线上向外伸出末端呈锐利针状。52.波峰焊接流程与原理介绍.11.焊点基本结构焊接是化学现，而非物理现象！62.波峰焊接流程与原理介绍.12.钎焊的基本原理？72.波峰焊接流程与原理介绍.23.波峰焊接原理—工艺流程裝板裝板涂布焊剂涂布焊剂预热预热焊接焊接热风刀热风刀冷却冷却卸板卸板82.波峰焊接流程与原理介绍.33.波峰工艺流程—部分介绍流程相关图片功能相关参数喷雾1.喷雾的主要功能是采用喷射式将助焊剂涂敷在PCB上。2.喷雾式的优点：1)PCB表面涂覆的助焊剂均匀。2)助焊剂与外界空气隔离，其比重保持稳定3)节省助焊剂消耗量，3.其他喷雾方式：1)直接喷雾式。2)旋筛喷雾式3)超声波喷雾式1.流量2喷雾大小3喷雾宽度4针阀气压5喷雾气压6喷口高度等92.波峰焊接流程与原理介绍.43.波峰工艺流程—部分介绍流程相关图片功能相关参数预热预热的作用：1，使涂覆在PCB上的助焊剂迅速地达到活性温度，去除PCB表面的氧化物。并形成保护膜防止二次氧化。2，使PCB在过锡炉前达到一个指定温度，减少PCB以及其PCB上的零件在焊接时受热冲击而损坏或变形，一般，PCB到炉前的温度与锡温相差小于100℃为最佳。3，减少在锡炉焊接时所需要的时间，提高焊接速度。@预热系统的区别类别：1.热风式2.红外加热板3.红外线石英管4.热风加红外线1.预热温度第一预热区第二预热区热补偿第一预热区第二预热区热补偿102.波峰焊接流程与原理介绍.53.波峰工艺流程—部分介绍流程相关图片功能相关参数锡炉1.双波峰系统：1)第一波为“湍流波”其特点：流速快。对焊接部位有较高的垂直压力，使之有较好的渗透性，同时又能使助焊剂气体顺利地排出。克服了元器件的阴影效应。对SMT零件有较好焊接效果。2)第二波称为“平滑波”或“导流波”其特点：流动速度慢，能有效地去除端子上过多的焊锡，使焊点面润湿良好，并能对第一波造成的拉尖，连锡进行修正。2.选用原则：对于混装PCBA(有SMT零件)的必须选开第一波和第二波。对全部是THD的可只需选用第二波1.锡炉温度2.波峰1高度3.波峰2高度4.喷口高度5.波峰宽度112.波峰焊接流程与原理介绍.63.波峰工艺流程—锡炉焊接PCB在锡波中分为三个重在区段：1.进入区：管脚吃锡产生的地方。-----焊锡在进玫区时，焊锡的流动特性受到器件管脚的阻挡，当焊锡性不良好的本体或管脚浸入熔锡中，熔锡就会变成弧形，改变方向，形成相对应的阴影区域。使部分管脚接触不到焊锡.2.脱离区：电路格离开锡波的时刻，焊锡与电路板脱离。----在傳熱區焊接,電路板因銲錫完全短路，因此必須在脫錫區將多餘的錫拉回錫槽內3.中间区：介于进入区与脱离区之间，功能上又称传热区。---此时电路板与焊锡直接接触，形成100%短路.吃錫作用起自於進入區而完成於脫離區,一個界於焊墊與零件端接點間的有效金屬接合賴以完成雖然零件與溶錫接觸僅0.1秒之內即可達到銲錫溫度,但是為了求得更適切的吃錫性,則需要更長的時間123零件愈高或金屬端接點愈小,陰影效應就愈嚴重122.波峰焊接流程与原理介绍.73.波峰工艺流程—部分介绍流程相关图片功能相关参数冷却波峰焊接中，钎接后采用2分钟以上的缓慢冷却，这对减少因温度剧变所形成的应力，避免元器件损坏(特别是对以陶瓷作基体或衬底的元器件的断裂现象)是有重要意义的。对于有铅我们采取自然风冷却。对于无铅我们采用空调强制冷来冷却冷却温度132.波峰焊接流程与原理介绍.83.波峰工艺流程—部分介绍流程相关图片功能相关参数传输波峰焊接中，钎接后采用2分钟以上的缓慢冷却，这对减少因温度剧变所形成的应力，避免元器件损坏(特别是对以陶瓷作基体或衬底的元器件的断裂现象)是有重要意义的。对于有铅我们采取自然风冷却。对于无铅我们采用空调强制冷来冷却1.传输速度2.导轨倾角143.波峰焊工艺对PCB以及器件的要求：1.波峰焊工艺对PCB以及器件的要求154.波峰焊所用辅料介绍—助焊剂：1.助焊剂的功效加入助焊劑焊錫開始向銅板擴散.1.清除焊接金屬表面的氧化膜.2.在焊接表面形成一種液態的保護膜隔絕高溫時四周的空氣,防止金屬表面再氧化.3.降低焊錫的表面張力,增加其擴散能力.164.波峰焊所用辅料介绍—助焊剂：2.助焊剂的功效1、化学活性（ChemicalActivity）---助焊剂与氧化物的化学放映有几种：1)相互化学作用形成第三种物质；2)氧化物直接被助焊剂剥离；3)上述两种反应并存。2、热稳定性（ThermalStability）当助焊剂在去除氧化物反应的同时，必须还要形成一个保护膜，防止被焊物表面再度氧化，直到接触焊锡为止。所以助焊剂必须能承受高温，在焊锡作业的温度下不会分解或蒸发.3、助焊剂在不同温度下的活性好的助焊剂不只是要求热稳定性，在不同温度下的活性亦应考虑,如松香在超过600℉（315℃）时，几乎无任何反应。4、润湿能力（WettingPower）为了能清理材表面的氧化层，降低焊锡表面张力，增加其扩散性。5、扩散率（SpreadingActivity）助焊剂在焊接过程中有帮助焊锡扩散的能力，扩散与润湿都是帮助焊点的角度改变，通常“扩散率”可用来作助焊剂强弱的指标。174.波峰焊所用辅料介绍—助焊剂：3.助焊剂构成成份184.波峰焊所用辅料介绍—助焊剂：4.助焊剂分类194.波峰焊所用辅料介绍—焊料：1.焊锡&锡条的定义z锡条是采用材料电解锡、铅和其它金属或锡铅合金,再以铸模或挤压成形而成.2.焊锡合金分类3.焊锡合金添加物204.波峰焊所用辅料介绍—焊料：4.焊锡的杂质控制21z锡条按成份分为:无铅锡条和含铅锡条.z锡条按熔点分为:一般锡条和低温锡条.z有铅锡条和无铅锡条一定要分开放置，分开使用。z不同厂家或不同类型的有铅锡条原则上不可以混合使用。z在向锡炉里添加锡条时，必须检查锡条上的丝印是否和正在使用的锡条型号一致。5.锡条的分类6.锡条的使用注意事项4.波峰焊所用辅料介绍—焊料：225.波峰焊工艺参数设计：1.波峰焊工艺设计规范---喷雾系统序号控制参数单位设定规范g/cm3g/ml0.8~0.82(≥25)0.82~0.83(＜25)1.纸质板无SMT器件：15-202.纸质板有SMT器件：15-253.FR4单面板无SMT器件：15-254.FR4单面板有SMT器件：15-305.镀金通孔DIP/有载具:25-40依据PCB实际情况调整，一般喷雾提前为实际喷雾区域+10mm.4喷雾延迟mm依据PCB实际情况调整，一般喷雾提前为实际喷雾区域+10mm.目视/5喷雾气压Kgf/cm2视设备自身要求而定（2.0）目视/6针阀气压Kgf/cm2视设备自身要求而定（3.0）目视/ml/minmm监测方式备注1助焊剂比重来料进行检查一次///2助焊剂流量目视3喷雾提前目视235.波峰焊工艺参数设计：1.波峰焊工艺设计规范---预热系统序号控制参数单位设定规范℃℃℃4预热4温度℃依据产品制程Profile进行实际测试而定，相关要求见下档监测方式备注1预热1温度2预热2温度/3预热3温度目视实测Profile备注：备注：以工艺而言：实测的预热温度是指以工艺而言：实测的预热温度是指PCBPCB与波峰面接触前达到的温度。它的设计与助与波峰面接触前达到的温度。它的设计与助焊剂类型和焊剂类型和PCBPCB复杂程度有关复杂程度有关PCBA类型元器件&组装考量预热要求时间要求锡炉前温度单板组件通孔器件与混装90~110OC10-30sec90~110OC双面板组件通孔器件100~120OC10-30sec100~120OC双面板组件混装100~120OC10-30sec100~120OC多层板通孔器件110-130OC20-40sec110-130OC多层板混装110-130OC20-40sec110-130OC245.波峰焊工艺参数设计：1.波峰焊工艺设计规范---锡炉参数序号控制参数单位设定规范℃有铅：单面组装-245，混装-250无铅：单面组装-255，混装-260试实测炉温度而定：0-10波峰高度实指链爪到喷口2的高度。依据PCB组装实际情况调整，我司定为：5-10mm.（常规情况为5mm,有特殊模具过板情况，最大可调为10MM)4波峰1高度Rad/sec依据波峰对PCB的浸锡情况而定：1.对于无模具的PCB过炉：1/2~2/3*板厚。2.对于有模具的PCB过炉：浸锡状况为与载板齐平。目视/6浸锡角度o依据产品而定，我司固定为5.5目视7喷口宽度mm依据产品制程要求制定：50-70卡尺量测5波峰1高度8挡板高度mm依据产品制程要求制定：0-10卡尺量测℃mm监测方式备注1锡炉温度目视实测Profile///2锡炉补偿值目视3波峰高度目视卡尺量测255.波峰焊工艺参数设计：1.波峰焊工艺设计规范---冷却/传输系统/其他序号控制参数单位设定规范℃有铅为自然冷却，无铅设定为8依据产品实际制程情况（Profile要求）和生产效率而定。依据PCB的实际尺寸而定，一般设计为导规宽度=PCB宽度+1mm)4.链爪到接驳台高度mm防止PCBA撞件，我司固定为15mm直尺量测Mm/minmm监测方式备注1冷却温度目视2链速目视马表测试3导轨宽度直尺量测波峰焊看起来很容易，实际上比回流整个系统都要复杂，主要原因是：波峰焊的各个参数是相关制约的，相互关联的。所以稳定性，可控制性较回流焊制程要难得多！265.波峰焊工艺参数设计：2.波峰焊工艺曲线解析波峰焊工艺曲线解析.1.1預熱開始預熱開始與焊料接觸與焊料接觸達到潤濕達到潤濕與焊料脫離與焊料脫離焊料開始凝固焊料開始凝固凝固結束凝固結束預熱時間預熱時間潤濕時間潤濕時間停留停留//焊接時間焊接時間冷卻時間冷卻時間工藝時間工藝時間1﹐润湿时间