[精选]波峰焊焊接工艺讲义4991.pptx
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1、波峰焊焊接工艺波峰焊焊接工艺 编辑:郭立军编辑:郭立军 2006 2006、1212、0707目录:目录:一:波峰焊焊接的定义二:波峰焊焊接工艺1:1:波峰焊机的工位组成及其功能波峰焊机的工位组成及其功能波峰焊机的工位组成及其功能波峰焊机的工位组成及其功能2:2:2:2:助焊剂涂敷系统助焊剂涂敷系统助焊剂涂敷系统助焊剂涂敷系统3:3:3:3:预热系统预热系统预热系统预热系统4:4:4:4:波峰面波峰面波峰面波峰面5:5:5:5:焊点成型焊点成型焊点成型焊点成型6:6:6:6:防止桥联的发生防止桥联的发生防止桥联的发生防止桥联的发生7:7:7:7:波峰焊工艺曲线解析波峰焊工艺曲线解析波峰焊工艺曲
2、线解析波峰焊工艺曲线解析8:8:8:8:波峰焊工艺参数调节波峰焊工艺参数调节波峰焊工艺参数调节波峰焊工艺参数调节三:波峰焊焊接缺陷分析1.1.1.1.沾锡不良沾锡不良沾锡不良沾锡不良2.2.2.2.局部沾锡不良局部沾锡不良局部沾锡不良局部沾锡不良3.3.3.3.冷焊或焊点不亮冷焊或焊点不亮冷焊或焊点不亮冷焊或焊点不亮4.4.4.4.焊点破裂焊点破裂焊点破裂焊点破裂5.5.5.5.焊点锡量太大焊点锡量太大焊点锡量太大焊点锡量太大6.6.6.6.锡尖锡尖锡尖锡尖(冰柱冰柱冰柱冰柱)7.7.7.7.防焊绿漆上留有残锡防焊绿漆上留有残锡防焊绿漆上留有残锡防焊绿漆上留有残锡8.8.8.8.白色残留物白色
3、残留物白色残留物白色残留物 9.9.9.9.深色残余物及浸蚀痕迹深色残余物及浸蚀痕迹深色残余物及浸蚀痕迹深色残余物及浸蚀痕迹 10.10.10.10.绿色残留物绿色残留物绿色残留物绿色残留物11.11.11.11.白色腐蚀物白色腐蚀物白色腐蚀物白色腐蚀物12.12.12.12.油脂类残留油脂类残留油脂类残留油脂类残留13.13.13.13.黄色焊点黄色焊点黄色焊点黄色焊点14.14.14.14.针孔及气孔针孔及气孔针孔及气孔针孔及气孔15.15.15.15.焊点灰暗焊点灰暗焊点灰暗焊点灰暗16.16.16.16.焊点表面粗糙焊点表面粗糙焊点表面粗糙焊点表面粗糙17.17.17.17.短路短路短
4、路短路一:波峰焊焊接的定义一:波峰焊焊接的定义 波峰焊是将熔融的液态焊料波峰焊是将熔融的液态焊料借助借助与泵的作用与泵的作用在焊料槽液面形成特定在焊料槽液面形成特定形状的焊料波形状的焊料波插装了元器件的插装了元器件的PCBPCB置置与传送链上与传送链上经过某一特定的角度以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及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程现焊点焊接的过程。叶泵叶泵叶泵叶泵 移动方向移动方向移动方向移动方向 焊料焊料焊料焊料二:波峰焊焊接工艺二:波峰焊焊接工艺1:1:波峰焊机的工位组成及其功能波峰焊机的工位组成及其功能 裝板裝板涂布焊剂涂布焊剂 预热预热 焊接焊接
5、 喷风喷风 冷却冷却 卸板卸板 2 2:助焊剂涂敷系统:助焊剂涂敷系统喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂敷方法,它可以精确地控制助焊剂沉积量。敷方法,它可以精确地控制助焊剂沉积量。助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置,将助焊助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置,将助焊剂雾化后喷到剂雾化后喷到PCBPCB上,预热后进行波峰焊上,预热后进行波峰焊影响助焊剂喷量的参数有四个:基板传送影响助焊剂喷量的参数有四个:基板传送速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚控制在控制在1-1
6、01-10微米之间。微米之间。对于无铅波峰焊来说,由于无铅焊料的润湿性比对于无铅波峰焊来说,由于无铅焊料的润湿性比有铅焊料要差,为了保证良好的焊接质量,对助有铅焊料要差,为了保证良好的焊接质量,对助焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时还应考虑无铅还应考虑无铅PCBPCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。的预涂层和无铅焊料的润湿性。波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷,而且波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷,而且涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量过大时,就会使过大时,就会使PCBPCB焊后残留物过多,影
7、响外观。焊后残留物过多,影响外观。另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发热管上引起着火,影响发热管的使用寿命,当助热管上引起着火,影响发热管的使用寿命,当助焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时,就可能造成焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时,就可能造成漏焊、虚焊或连焊。漏焊、虚焊或连焊。3:3:预热系统预热系统在基板涂敷助焊剂之后,首先是蒸发助焊在基板涂敷助焊剂之后,首先是蒸发助焊剂中多余的溶剂,增加粘性。这就要在焊剂中多余的溶剂,增加粘性。这就要在焊接前进行预热基板。如果粘性太低,助焊接前进行预热基板。如果粘性太低,助焊剂会被熔融的锡过早的排挤出,造成表面剂
8、会被熔融的锡过早的排挤出,造成表面润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活性,加快焊接过程。在预热阶段,基板和性,加快焊接过程。在预热阶段,基板和元器件被加热到元器件被加热到110-125110-125,使基板和熔融,使基板和熔融接触时降低了热冲击,减少基板翘曲的可接触时降低了热冲击,减少基板翘曲的可能。能。在通过波峰焊接之前预热,有以下几个理由:在通过波峰焊接之前预热,有以下几个理由:3.1.3.1.提升了焊接表面的温度,因此从波峰上要求较少的温提升了焊接表面的温度,因此从波峰上要求较少的温 带能量,这样带能量,这样有助于助焊剂表面的反应和更快速的焊接。有助于
9、助焊剂表面的反应和更快速的焊接。3.2.3.2.预热也减少波峰对元器件的热冲击,当元器件暴露在突然的温度梯度预热也减少波峰对元器件的热冲击,当元器件暴露在突然的温度梯度下时可能被削弱或变成不能运行。下时可能被削弱或变成不能运行。3.3.3.3.预热加快挥发性物质从预热加快挥发性物质从PCBPCB上的蒸发速度。这些挥发性物质主要来自上的蒸发速度。这些挥发性物质主要来自于助焊剂,但也有可能来自较早的操作、储存条件和处理。挥发物在于助焊剂,但也有可能来自较早的操作、储存条件和处理。挥发物在波峰上的出现可能引起焊锡飞溅和波峰上的出现可能引起焊锡飞溅和PCBPCB上的锡球上的锡球。3.4.3.4.控制预
10、热温度梯度、预热温度和预热时间对于达到良好的焊接质量是控制预热温度梯度、预热温度和预热时间对于达到良好的焊接质量是关键的。保证助焊剂在适当的时间正确地激发和保持,直到关键的。保证助焊剂在适当的时间正确地激发和保持,直到PCBPCB离开离开波峰。预热必须将波峰。预热必须将PCBPCB带到足够高的温度,以提供正在使用的助焊剂带到足够高的温度,以提供正在使用的助焊剂的活性化。多数助焊剂供应商会推荐预热温度参考值。的活性化。多数助焊剂供应商会推荐预热温度参考值。对于任何助焊剂,不足的预热时间和温度将造成对于任何助焊剂,不足的预热时间和温度将造成较多的焊后残留物,或许活性不足,造成润湿性较多的焊后残留物
11、,或许活性不足,造成润湿性差。预热低也可能导致焊接时有气体放出造成焊差。预热低也可能导致焊接时有气体放出造成焊料球,当在波峰前没有提供足够的预热来蒸发水料球,当在波峰前没有提供足够的预热来蒸发水分时,液体溶剂到达波峰时容易造成焊锡飞溅。分时,液体溶剂到达波峰时容易造成焊锡飞溅。当预热温度过高或预热时间过长,导致助焊剂有当预热温度过高或预热时间过长,导致助焊剂有可能在到达波峰之前就已经作用。助焊剂在波峰可能在到达波峰之前就已经作用。助焊剂在波峰上的主要作用是降低焊锡的表面张力,提高润湿上的主要作用是降低焊锡的表面张力,提高润湿性。如果助焊剂的活性成分过早的挥发,则可能性。如果助焊剂的活性成分过早
12、的挥发,则可能造成桥连或冰柱。最佳的预热温度是在波峰上留造成桥连或冰柱。最佳的预热温度是在波峰上留下足够的助焊剂,以帮助在下足够的助焊剂,以帮助在PCBPCB退出波峰时焊锡从退出波峰时焊锡从金属表面的剥落。金属表面的剥落。4:4:波峰面波峰面波的表面均被一层氧化皮覆盖波的表面均被一层氧化皮覆盖它它在沿焊料波的个长度方向上几乎都在沿焊料波的个长度方向上几乎都保持静态保持静态在波峰焊接过程在波峰焊接过程PCBPCB 接触到锡波的前沿表面接触到锡波的前沿表面氧化皮破氧化皮破裂裂PCBPCB前面的锡波无皲褶地被推向前面的锡波无皲褶地被推向前进前进这说明整个氧化皮与这说明整个氧化皮与PCBPCB以同以同
13、样的速度移动样的速度移动 5:5:焊点成型焊点成型当当当当PCBPCBPCBPCB进入波峰面前端(进入波峰面前端(进入波峰面前端(进入波峰面前端(A A A A)时)时)时)时基板与引脚被加热基板与引脚被加热基板与引脚被加热基板与引脚被加热并在未离开波峰面(并在未离开波峰面(并在未离开波峰面(并在未离开波峰面(B B B B)之前)之前)之前)之前整个焊盘浸在焊料中整个焊盘浸在焊料中整个焊盘浸在焊料中整个焊盘浸在焊料中并与相近的焊盘即被焊料所桥联并与相近的焊盘即被焊料所桥联并与相近的焊盘即被焊料所桥联并与相近的焊盘即被焊料所桥联但在离开波峰尾但在离开波峰尾但在离开波峰尾但在离开波峰尾端的瞬间端
14、的瞬间端的瞬间端的瞬间少量的焊料由于润湿力的作用少量的焊料由于润湿力的作用少量的焊料由于润湿力的作用少量的焊料由于润湿力的作用粘附在粘附在粘附在粘附在焊盘上焊盘上焊盘上焊盘上并由于表面张力的原因并由于表面张力的原因并由于表面张力的原因并由于表面张力的原因会出现以引线为会出现以引线为会出现以引线为会出现以引线为中心收缩至最小状态中心收缩至最小状态中心收缩至最小状态中心收缩至最小状态此时焊料与焊盘之间的润湿此时焊料与焊盘之间的润湿此时焊料与焊盘之间的润湿此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因
15、此会形成饱力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满满满满圆整的焊点圆整的焊点圆整的焊点圆整的焊点离开波峰尾部的多余焊料离开波峰尾部的多余焊料离开波峰尾部的多余焊料离开波峰尾部的多余焊料由于由于由于由于重力的原因重力的原因重力的原因重力的原因回落到锡锅中回落到锡锅中回落到锡锅中回落到锡锅中 PCBPCB离开离开焊料波时焊料波时分离点位于分离点位于 B1B1和和B2B2之间的某个地方之间的某个地方分离后分离后 形成焊点形成焊点沿深板沿深板沿深板沿深板焊料焊料焊料焊料A A A AB1B1B1B1B2B2B2B2v v v vv v v v6:6:防止桥联的发生防止桥联的发生 6.16.1 使
16、用可焊性好的元器件使用可焊性好的元器件/PCB/PCB 6.26.2 提高助焊剂的活性提高助焊剂的活性6.36.3 提高提高PCBPCB的预热温度的预热温度增加焊盘的增加焊盘的 湿润性能湿润性能 6.46.4 提高焊料的温度提高焊料的温度6.56.5 去除有害杂质去除有害杂质减低焊料的内聚力减低焊料的内聚力 以利于两焊点之间的焊料分开以利于两焊点之间的焊料分开 7:7:波峰焊工艺曲线解析波峰焊工艺曲线解析 预热开始预热开始预热开始预热开始 与焊料接触与焊料接触与焊料接触与焊料接触 达到润湿达到润湿达到润湿达到润湿与焊料脱离与焊料脱离 焊料开始凝固焊料开始凝固焊料开始凝固焊料开始凝固凝固结束凝固
17、结束凝固结束凝固结束预热时间预热时间预热时间预热时间润湿时间润湿时间润湿时间润湿时间停留停留停留停留/焊接时间焊接时间焊接时间焊接时间冷却时间冷却时间冷却时间冷却时间工艺时间工艺时间工艺时间工艺时间7.17.1润湿时间润湿时间 指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间7.27.2停留时间停留时间 PCBPCB上某一个焊点从接触波峰面到离开上某一个焊点从接触波峰面到离开 波峰面的时间波峰面的时间 停留停留/焊接时间的计算方式是焊接时间的计算方式是 停留停留/焊接时间焊接时间=波峰宽波峰宽/速度速度7.37.3预热温度预热温度 预热温度是指预热温度是指PCBPCB与波峰
18、面接触前达与波峰面接触前达 到的温度到的温度7.47.4焊接温度焊接温度 焊接温度是非常重要的焊接参数焊接温度是非常重要的焊接参数通通 常高于焊料熔点(常高于焊料熔点(217C 217C)50C 50C 60C60C,大多数情况是指焊锡炉的温度,大多数情况是指焊锡炉的温度,实际运行时所焊接的实际运行时所焊接的PCBPCB焊点温度要低于焊点温度要低于炉温炉温这是因为这是因为PCBPCB吸热的结果吸热的结果 8:8:波峰焊工艺参数调节波峰焊工艺参数调节 8.18.1波峰高度波峰高度 波峰高度是指波峰焊接中的波峰高度是指波峰焊接中的PCBPCB吃錫高度。吃錫高度。其數值通常控制在其數值通常控制在PC
19、BPCB板厚度的板厚度的1/22/3,1/22/3,过大会导致熔融的焊料流到过大会导致熔融的焊料流到PCBPCB的表面的表面形形 成成“桥连桥连”8.28.2传送倾角传送倾角 波峰焊机在安裝时除了使机器水平外波峰焊机在安裝时除了使机器水平外还应还应 调节传送裝置的倾角调节传送裝置的倾角通过倾角的调节通过倾角的调节可可 以调以调PCBPCB与波峰面的焊接时间与波峰面的焊接时间适当滴时候适当滴时候 会有于焊料液与会有于焊料液与PCBPCB更快的剥离更快的剥离使之返回锡使之返回锡 炉內炉內8.38.3焊料纯度的影响焊料纯度的影响 波峰焊接过程中波峰焊接过程中焊料的杂质主要是来焊料的杂质主要是来源于源
20、于PCBPCB上焊盘的铜浸析上焊盘的铜浸析过量的铜会导致过量的铜会导致焊接缺陷增多焊接缺陷增多8.48.4助焊剂喷流量调整助焊剂喷流量调整8.58.5工艺参数的协调工艺参数的协调 波峰焊机的工艺参数:链速、预热时间、波峰焊机的工艺参数:链速、预热时间、焊接时间和倾角之间需要相互协调焊接时间和倾角之间需要相互协调反复反复调整。调整。三:波峰焊接缺陷分析三:波峰焊接缺陷分析 1.1.沾锡不良沾锡不良 这种情况是不可接受的缺点这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有在焊点上只有部分沾锡部分沾锡.分析其原因及改善方式如下分析其原因及改善方式如下:1-11-11-11-1.外界的污染物如油外界的污染物如油
21、外界的污染物如油外界的污染物如油,脂脂脂脂,腊等腊等腊等腊等,此类污染此类污染此类污染此类污染 物物物物通常可用溶剂清洗通常可用溶剂清洗通常可用溶剂清洗通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂此类油污有时是在印刷防焊剂此类油污有时是在印刷防焊剂此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的时沾上的时沾上的时沾上的.1-21-21-21-2.硅油通常用于脱模及润滑之用硅油通常用于脱模及润滑之用硅油通常用于脱模及润滑之用硅油通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零通常会在基板及零通常会在基板及零通常会在基板及零件脚上发现件脚上发现件脚上发现件脚上发现,而硅油不易清理而硅油不易清理而硅油不易清理而硅油不易清
22、理,因之使用它要非常小因之使用它要非常小因之使用它要非常小因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸因它会蒸因它会蒸因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良发沾在基板上而造成沾锡不良发沾在基板上而造成沾锡不良发沾在基板上而造成沾锡不良.1-3.1-3.常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良而助焊剂无法去除时会造成沾锡不
23、良而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或过二次锡或过二次锡或过二次锡或可解决此问题可解决此问题可解决此问题可解决此问题.1-4.1-4.沾助焊剂方式不正确沾助焊剂方式不正确沾助焊剂方式不正确沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定造成原因为发泡气压不稳定造成原因为发泡气压不稳定造成原因为发泡气压不稳定或不足或不足或不足或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂没有沾到助焊剂没有沾到助焊剂没有沾到助焊剂.1-5.1-5.吃锡时间不足
24、或锡温不足会造成沾锡不良吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔因为熔因为熔因为熔锡需要足够的温度及时间润湿锡需要足够的温度及时间润湿锡需要足够的温度及时间润湿锡需要足够的温度及时间润湿,通常焊锡温度应高通常焊锡温度应高通常焊锡温度应高通常焊锡温度应高于熔点温度于熔点温度于熔点温度于熔点温度5050至至至至6060之间之间之间之间,沾锡总时间约沾锡总时间约沾锡总时间约沾锡总时间约2.5-2.5-5.05.0秒秒秒秒.2.2.局部沾锡不良局部沾锡不良 此一情形与沾锡不良相似此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会
25、不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面露出铜箔面,只有薄薄的一只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点层锡无法形成饱满的焊点.3.3.冷焊或焊点不亮冷焊或焊点不亮 焊点看似碎裂焊点看似碎裂,不平不平,大部分原因大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成振动而造成,注意锡炉输送是否有注意锡炉输送是否有异常振动异常振动.4.4.焊点破裂焊点破裂 此一情形通常是焊锡此一情形通常是焊锡,基板基板,导通导通孔孔,及零件脚之间膨胀系数及零件脚之间膨胀系数,未配合未配合而造成而造成,应在基板材质应在基板材质,零件材料及零件材料及设计上去改善设计上去改善.5.5.焊点锡量太大焊点锡
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