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波峰焊相關參數及原理以及過爐后不良分析

發布日期:2015/1/17 15:48

波峰焊相關參數及原理以及過爐后不良分析 預熱作用 1. 助焊劑中的溶劑成份在通過預熱器時,將會受熱揮發。從而避免溶劑成份在經過液面時高溫氣化造成炸裂的現象發生,最終防止產生錫粒的品質隱患。 ?2. 待浸錫產品搭載的部品在通過預熱器時的緩慢升溫,可避免過波峰時因驟熱產生的物理作用造成部品損傷的情況發生。 ?3. 預熱后的部品或端子在經過波峰時不會因自身溫度較低的因素大幅度降低焊點的焊接溫度,從而確保焊接在規定的時間內達到溫度要求。 波峰一及波峰二的作用 ?波峰一主要是:針對SMD的貼片存在陰影效應,由于焊料的"遮蔽效應"容易出現較嚴重的質量問題,如漏焊、焊縫不充實等缺陷。 ?波峰二主要是:焊點的質量,起到修復,防止連焊、拉尖、虛焊、毛刺等不良的產生。 冷卻作用 其實加裝冷卻裝置的主要目的是加速焊點的凝固,焊點在凝固的時候表面的冷卻和焊點內部的冷卻速度將會加大,形成錫裂.縮錫,有的還會從PCB板內排出氣體形成錫洞,針孔等不良.加裝了冷卻裝置后,加速了焊點的冷卻速度,使焊點在脫離波峰后迅速凝固,大大降低了類似情況的發生。 噴霧系統作用 ?助焊劑系統是保證焊接質量的第一個環節,其主要作用是均勻地涂覆助焊劑,除去PCB和元器件焊接表面的氧化層和防止焊接過程中再氧化。助焊劑的涂覆一定要均勻,盡量不產生堆積,否則將導致焊接短路或開路。 ?助焊劑系統有多種,包括噴霧式、噴流式和發泡式。目前一般使用噴霧式助焊系統,采用免清洗助焊劑,這是因為免清洗助焊劑中固體含量極少,不揮發無含量只有1/5~1/20。所以必須采用噴霧式助焊系統涂覆助焊劑,同時在焊接系統中加防氧化系統,保證在PCB上得到一層均勻細密很薄的助焊劑涂層,這樣才不會因第一個波的擦洗作用和助焊劑的揮發,造成助焊劑量不足,而導致焊料橋接和拉尖。 ?噴霧式有兩種方式:一是采用超聲波擊打助焊劑,使其顆粒變小,再噴涂到PCB板上。二是采用微細噴嘴在一定空氣壓力下噴霧助焊劑。這種噴涂均勻、粒度小、易于控制,噴霧高度/寬度可自動調節,是今后發展的主流。 運輸作用 運輸帶的主要用途是將電路底板送入波峰焊錫機,沿途經助焊劑添加區,預熱區,波峰區,冷卻區等。 助焊劑作用 ?助焊劑(FLUX)這個字來源于拉丁文“流動”(Flowinsoldering)的意思,但在此它的作用不只是幫助流動,還有其他功能。 ?  助焊劑的主要功能有:   1、清除焊接金屬表面的氧化膜;   2、在焊接物表面形成一液態的?;つじ艟呶率彼鬧艿目掌?,防止金屬表面的再氧化;   3、降低焊錫的表面張力,增加其擴散能力;   4、焊接的瞬間,可以讓熔融狀的焊錫取代,順利完成焊接。 ?主要“輔助熱傳導”、“去除氧化物”、“降低被焊接材質表面張力”、“去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積”、“防止再氧化”等。 焊錫的一些影響因素 連錫影響的一些因素:助焊劑流量、比重、松香含量還有它的活性及耐溫度。預熱溫度,過輸速度,導軌角度,焊接時間,兩波之間溫差,兩波之間的距離,波形,波峰流速,兩波的高低,波峰不平,過爐方向,焊盤設計過大,焊盤設計過近,沒有托錫點,錫的銅含量,PCB質量,PCB受潮,環境因素,錫爐溫度。 連錫的一些解決對策 ?1、 不適當的預熱溫度。過低的溫度將造成助焊劑活化不良或PCB板面溫度不足,從而導致錫溫不足,使液態焊料潤濕力和流動性變差,相鄰線路間焊點發生橋連; 2、 PCB板板面不潔凈。板面不潔凈的情況下,液態焊料在PCB表面的流動性會受到一定程度的影響,尤其在脫離的瞬間,焊料被阻塞在焊點間,形成橋連; ?3、 焊料不純,焊料中所合雜質超過允許的標準,焊料的特性將會發生變化,浸潤或流動性將逐漸變差,如果含銻超過1.0%,砷超過0.2%,鎘超過0.15%,焊料的流動性將下降25%,而含砷低于0.005%則會脫潤濕; 4、 助焊劑不良,不良的助焊劑不能潔凈PCB,使焊料在銅箔表面的潤濕力降低,導致浸潤不良; ?5、PCB板浸錫過深,此情況易產生于IC類元件或引腳密度較大的通孔元件,其形成的本質原因是吃錫時間過長,助焊劑被完全分解或不錫流暢,焊點沒有在好的狀態下脫錫; 6、元件引腳偏長,其造成元件橋連的原因是過長的引腳導致相鄰的焊點在脫離焊料波峰時不能“單一”的脫錫,或者說過長的引腳在錫溫中浸泡時間過長,引腳表面的助焊劑被焦化,焊料在引腳之間的流動性變差,造成了橋連形成的可能性; ?7、PCB板夾持行走速度,在焊接工藝中,行走速度應盡可能的在滿足焊接時間的條件下進行調節,預熱溫度的設定則在滿足助焊劑的活化條件,以上任何環節的不協調(低溫、高溫、錫溫不正確,浸錫時間不足等)都會造成橋連的形成;另一方面,速度的匹配與焊料波峰的相對流速也存在一定的聯系。當PCB前行的“力”與焊料波峰向前導流槽流動“力”能相互抵消時,此狀態為最佳的焊接狀態,此時PCB在焊料上形成的脫錫點為“0”點。這種情況針對于IC及排插類元器件應用性相對較強; 8、PCB板焊接角度,理論上角度越大,焊點在脫離波峰時前后焊點脫離波峰時共面的幾率越小,橋連的幾率也越小。但由于焊料本身的浸潤特性決定了焊接的角度。一般來講有鉛焊接角度在4°到9°之間根據PCB板設計可調節,無鉛焊接在4°到6°之間根據客戶PCB板設計可調節。需要注意在大角度的焊接工藝中,PCB板的浸錫前端會出現吃錫不足成不上錫的情況,這時由于PCB板受熱向中間凹所造成的,若出現此類情況應當適當減低焊接角度。 9、 PCB設計不良,此類情況常見于元件密度大時焊盤形狀設計不良或者排插及IC類元器件的焊接方向錯誤。 10 PCB板變形,此情況會導致PCB左中右三處壓波深度不一致,且造成吃錫深的地方錫流不暢,易產生橋連。PCB變形的因素大致有如下: (1) 預熱或焊料溫度過高; (2) PCB板夾持過緊; ? (3) 傳送速度太慢,PCB板在高溫下時間過長。 虛焊 指在焊接表面上未形成適宜厚度的銅錫合金,主要是由于潤濕度不夠所造成的。 產生的原因分析如下 ?1、預熱溫度過低,此情況將導致助焊劑活化不良或焊點溫度過低在焊接的瞬間無法達到潤濕所要的溫度,常見于纖維板。處理方案以溫度曲線為標準。 2、運輸速度過快,此情況的原因是因為過快的鏈速導致PCB在預熱區溫度不夠或在波峰浸潤的時間不足。處理方案以溫度曲線為標準。 3、PCB板設計不良,此情況常見于高密度SMT元件或小型封裝體的焊接方向不良。處理方案為在能夠改良設計的前提下盡可能作出修改,其次在爐子方面應盡量使第一波峰的沖擊流速加快,并保證2秒鐘左右的浸潤時間。而通孔插裝元件的形成常見于元件引腳細,但通孔設計過大。 4、助焊劑不良,此情況常見于板面元件大片焊接不良,但助焊劑的流量及噴涂量在滿足正常生產的控制范圍以內,形成原因是待焊點無法得到正常的清潔,待焊點表面污染物阻擋住了焊錫對焊盤的浸潤。 ?5、部品或焊盤氧化,此情況見于整片PCB中若干通孔元器件,當發生此類狀況后可清晰地見到部品或焊盤表面有污染物(銹?;蠐妥眨└哺?。此時應加強對元器件或PCB的來料管理,以及存放管理。當然,在發生此情況以后通過手工修補可解決虛焊,這是由于波峰焊接和手工焊接機理不同所導致的。 6、錫溫不合適,此情況常見于纖維板。當錫溫偏低時,由于纖維板吸熱量大,與PCB板接觸處的錫溫供應不足,導致焊料降溫過大,從而使得焊料的流動性變差,潤濕力下降,無法浸潤焊點。當錫溫過高時,焊料本身的表面張力增大,附著力減小,毛細功能降低,漫流性變差,在脫錫的瞬間,焊點表面的焊料被焊接槽內的焊料拉回焊錫槽,從而導致了焊點干癟,少錫。處理方案以溫度曲線為準。鏈條抖動,此情況見于生產中偶然性的出現在單片的PCB上,且PCB上元件橋連較多。發生此情況應當加強設備的維護保養,另須注意鈦爪是否有損壞,造成夾板不良,從而使鏈條抖動。 拉尖 PCB板經過波峰焊后,焊點上焊料呈乳石狀或水柱形狀稱之為拉尖。其本質可理解為焊料受重力大于焊料內部應力。 產生原因分析如下 ?1、 PCB傳送速度不合適。傳送速度的設定請滿足焊接工藝要求,一般若速度適合焊接工藝,則拉尖的形成可與此項不相干。 2、 浸錫過深。它會造成焊點在脫離前助焊劑被完全焦化,因PCB板表面溫度過高,在PCB脫錫焊料會因漫流性變差在焊點上堆積大量焊料,形成拉尖。應適當減少吃錫深度或加大焊接角度。 3、 助焊劑不良或量太少。此原因將導致焊料在待焊點表面無法發生潤濕,且焊料在銅箔表面的漫流性極差,此時會在PCB板上產生大面積的拉尖。 ?4、 預熱溫度或錫溫偏差過大。過低的溫度會使PCB進入焊料后,焊料表面溫度下降過多,導致流動性變差,大量的焊料會堆積在焊點表面產生拉尖,而過高的溫度會使助焊劑焦化,使焊料的潤濕性及漫流性變差,可能會形成拉尖。 5、 傳送角度過低。PCB傳送角度過低,焊料在流動性相對差的情況下容易在焊點表面堆積,焊料冷凝過程中終因重力大過焊料內部應力,形成拉尖。 6、 焊料波峰流速。焊料波峰對焊點沖刷力過低,焊料的流動性在差的狀態下,尤其是無鉛錫,焊點會將大量的焊點吸附上,易造成焊料過多,產生拉尖。 錫柱 PCB板焊接后焊點呈圓柱狀態。其形成原因大致有如下:助焊劑不良: 1. 一般來講助焊劑不良易形成橋連及虛焊,拉尖,但相對于某些的元件來講,形成錫柱也是可能的,尤其是在纖維板上的多層印刷電路間的工藝孔。 2、焊盤表面氧化,二層以上纖維板的通孔待焊表面氧化,而內部正常,焊接時焊料在通孔內得到潤濕及延展,而在焊盤表面得不到潤濕及延展,可能形成錫柱。 3、浸錫時間過長,過長的浸錫可能會使通孔內部潤濕后,而焊點表面的助焊劑被焦化,導致焊料流動性變差,在焊盤表面吸附過多形成錫柱。 焊點光澤差 ?焊點光澤暗白,無光澤。無鉛焊料在使用免洗助焊劑的情況下焊點暗淡無光澤不計入不良,因為無鉛焊料的特性決定了焊點的狀態。不良原因大致有如下幾點: ?1、焊錫質量差。焊料被雜質金屬污染嚴重,其本身的特性已改變,焊點表面有明顯黑色雜物, ?2、預熱或焊料溫度過低情況下簡單的PCB無橋連等不良,但焊點發白,無光澤,其原因是焊料焊接時溫度過低, ?3、PCB焊盤輕度氧化,此情況下焊接后的焊點表面粗糙。

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