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J9九游会AG波峰焊工艺参数设置
发布时(shi)间:2020-11-13

工艺(yi)(yi)参数(shu)的确(que)定对焊接质量有很(hen)大影响。一般无铅(qian)波峰焊工艺(yi)(yi)参数(shu)焊接温度(du)250~260℃,预热(re)温度(du) 100-130℃,预热(re)时间 60 秒(miao)以(yi)上(shang),预热(re)温升速率 3℃/秒(miao)以(yi)下,冷(leng)却速率 8-10℃/秒(miao)。

波峰焊的温度控制

波峰焊的温度并不等于锡炉温度,在线测试表面,一般焊接温度要比锡炉温度低5℃左右,也就是 250℃测量的润湿性能参数大致对应于 255℃的锡炉温度。通过实验表明,一般的无铅钎料合金,最适当的锡炉温度为 271℃。此时常用的无铅合金一般存在最小的润湿时间和最大的润湿力,如图 5-27 所示。当采用不同的助焊剂时,无铅钎料润湿性能最佳锡炉温度有所不同,但是差别不大。

波峰焊(han)锡炉的(de)温度(du)对(dui)焊(han)接质量影(ying)响很(hen)大。温度(du)若(ruo)偏(pian)低,焊(han)锡波峰的(de)流(liu)动性(xing)(xing)变差,表面张(zhang)力(li)大,易(yi)造成(cheng)虚焊(han)和(he)拉(la)尖等焊(han)接缺陷,失去波峰焊(han)接所应(ying)具有的(de)优越(yue)性(xing)(xing)。若(ruo)温度(du)偏(pian)高(gao),有可能(neng)造成(cheng)元(yuan)件(jian)损伤,增强钎(qian)料(liao)氧化。

 波峰焊接温度.png温度.png

 不同无铅钎料在不同温度下的润(run)湿(shi)力和润(run)湿(shi)时间

 

对于Sn-0.7Cu 钎料合金(jin)+无铅(qian)专用(yong)助焊(han)剂(ji)/低 VOC 助焊(han)剂(ji)组合而言(yan),焊(han)锡槽的最(zui)(zui)佳温度(du)为(wei) 260-270℃;复合双面(mian)板一(yi)般要比单面(mian)板温度(du)高(gao)(gao) 10~25℃左右;无铅(qian)波峰焊(han)中最(zui)(zui)好使(shi)用(yong) Tg 高(gao)(gao)的基板材料,因为(wei)其有(you)更好的阻抗(kang)能力。无铅(qian)波峰焊(han)对于元器件影(ying)响不是很大,图 5-28 为(wei) SAC405 钎料在焊(han)接温度(du)下(xia)对不同测(ce)试点温度(du)的测(ce)试数据,可以看(kan)出几(ji)条曲线温度(du)相(xiang)近。

波峰高度

波峰焊温度曲线测试.png

温度曲线测(ce)试结果

 

波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)高(gao)度(du)(du)的(de)(de)升高(gao)和降(jiang)低(di)直(zhi)接(jie)影响到波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)焊(han)(han)(han)的(de)(de)平(ping)稳(wen)及波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)表面焊(han)(han)(han)锡(xi)(xi)(xi)的(de)(de)流(liu)(liu)动性。适当的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)焊(han)(han)(han)高(gao)度(du)(du)可(ke)以(yi)保证 PCB 有(you)良好(hao)的(de)(de)压锡(xi)(xi)(xi)深度(du)(du),使焊(han)(han)(han)点能充分与焊(han)(han)(han)锡(xi)(xi)(xi)接(jie)触(chu)。平(ping)稳(wen)的(de)(de)波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)焊(han)(han)(han)可(ke)使整块 PCB 在焊(han)(han)(han)接(jie)时间(jian)内都能得到均匀的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)。当波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)偏高(gao)时, 表面液(ye)态(tai)钎料流(liu)(liu)速(su)增(zeng)大(da)。雷诺数值增(zeng)大(da)将使液(ye)态(tai)流(liu)(liu)体进行湍流(liu)(liu)状态(tai),易导致波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)不(bu)(bu)稳(wen)定,造成(cheng) PCB 漫锡(xi)(xi)(xi),损坏 PCB 上(shang)的(de)(de)电子元件,但是有(you)利于焊(han)(han)(han)缝的(de)(de)填充,易引起拉尖、桥(qiao)连等焊(han)(han)(han)接(jie)缺(que)陷。波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)偏低(di)时,泵内液(ye)态(tai)钎料流(liu)(liu)速(su)低(di)为层流(liu)(liu)态(tai),因而波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)跳(tiao)动小(xiao),平(ping)稳(wen)。焊(han)(han)(han)锡(xi)(xi)(xi)的(de)(de)流(liu)(liu)动性变差,容易产生吃锡(xi)(xi)(xi)量不(bu)(bu)足(zu),焊(han)(han)(han)点不(bu)(bu)饱满等缺(que)陷。波(bo)(bo)(bo)(bo)峰(feng)(feng)高(gao)度(du)(du)通(tong)常控(kong)制在 PCB 板厚(hou)度(du)(du)的(de)(de) 1/2~1/3。

浸锡时间

被焊(han)(han)表面(mian)浸入(ru)和(he)(he)退出(chu)溶化钎料波(bo)峰的速(su)度(du)(du)对润湿质量,焊(han)(han)点的均匀性和(he)(he)厚度(du)(du)影响很大。钎料被吸收(shou)到 PCB 焊(han)(han)盘通孔内(nei),立即产生热交换。当(dang)印制板离开波(bo)峰时,放(fang)出(chu)潜热,钎料有液相变为(wei)固相。当(dang)锡炉温度(du)(du)在(zai) 250~260℃左右,焊(han)(han)接(jie)温度(du)(du)就在(zai) 245℃左右,焊(han)(han)接(jie)时间为(wei) 3~5s 左右。考虑到环(huan)境温度(du)(du)的变化,助焊(han)(han)剂性能和(he)(he)钎料的温度(du)(du),接(jie)触时间也有所不同。

冷却系统

无铅化(hua)之(zhi)后,通孔基板波(bo)峰焊(han)接时常常会(hui)发生剥(bo)离(li)缺陷(xian),其原因是因为在冷(leng)却(que)过程中钎料合金(jin)的(de)冷(leng)却(que)与 PCB 的(de)冷(leng)却(que)不匹配(pei)。此(ci)外无铅钎料与镀有 Sn-Pb 合金(jin)的(de)元件会(hui)共同存在一段(duan)时间,如果采(cai)用含 Bi 无铅钎料,剥(bo)离(li)现象更为凸(tu)出。目前解决(jue)的(de)最好办法是出口加冷(leng)却(que)系统(tong),采(cai)用较大(da)冷(leng)却(que)速率。

焊后的冷(leng)(leng)却还从三个方面影响钎焊焊点形(xing)态(tai)和(he)厚(hou)度(du):(1)影响焊点的晶粒(li)度(du)。适当(dang)的过冷(leng)(leng)度(du)会(hui)(hui)增大形(xing)核(he)率,细化(hua)晶粒(li),提(ti)高焊点强度(du)。(2)影响 IMC 的形(xing)态(tai)核(he)厚(hou)度(du)。对于铜(tong)焊盘表(biao)面常(chang)(chang)常(chang)(chang)会(hui)(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)种(zhong) η-Cu6Sn5 相化(hua)合(he)(he)(he)物(wu),其(qi)不断长大,形(xing)成(cheng)IMC。随着扩(kuo)散的进一(yi)步(bu)深入(ru),在铜(tong)盘与 η-Cu6Sn5 之间会(hui)(hui)形(xing)成(cheng)ε-Cu3Sn 相。实验表(biao)明(ming),IMC 厚(hou)度(du)一(yi)般以(yi) 1-3μm 为宜。过厚(hou)的IMC 会(hui)(hui)导致(zhi)焊点断裂,韧性(xing)和(he)抗低(di)(di)周疲劳能(neng)力(li)下降(jiang),并且层状的 Cu3Sn 电(dian)子化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)则(ze)呈脆性(xing),焊接强度(du)低(di)(di), 导电(dian)性(xing)能(neng)差,从而(er)导致(zhi)焊点可(ke)靠(kao)性(xing)下降(jiang)。(3)影响低(di)(di)熔共晶的偏(pian)析(xi)(xi)。焊点结晶过程中(zhong)由于化(hua)学成(cheng)分(fen)不均匀而(er)往往导致(zhi)偏(pian)析(xi)(xi)产生,再加(jia)上低(di)(di)熔共晶的存(cun)在,冷(leng)(leng)却过程中(zhong)造成(cheng)焊点内(nei)应力(li)而(er)产生焊接裂纹。抑制(zhi)偏(pian)析(xi)(xi)可(ke)以(yi)从两个方面努力(li):(1)研(yan)制(zhi)固液共存(cun)温度(du)范围小的钎料;(2)提(ti)高冷(leng)(leng)却速(su)度(du),使钎料合(he)(he)(he)金来不及产生偏(pian)析(xi)(xi)就已经(jing)凝固。

冷却系统应满足以下技术要(yao)求:

1) 气流应定向,应不导致钎料(liao)槽表面的(de)剧烈散热;

2) 风压应(ying)适(shi)当,过(guo)大易产生(sheng)扰动(dong)焊点;

3) 冷却速(su)度要(yao)求适(shi)中(zhong),急速(su)冷却将导(dao)致较大(da)的热应力而(er)损坏元器件。

目前广泛应用(yong)的(de)(de)冷(leng)(leng)却方(fang)式是强制(zhi)自然(ran)风冷(leng)(leng)却,其冷(leng)(leng)却速度为 3-4℃/s,基本(ben)上可以满足(zu)一(yi)般 PCB 的(de)(de)焊接要求,另外一(yi)种(zhong)冷(leng)(leng)却方(fang)式是采(cai)用(yong)强制(zhi)冷(leng)(leng)源冷(leng)(leng)却,其冷(leng)(leng)却速度可达(da) 8-10℃/s。对于表面组装比较(jiao)复杂的(de)(de) PCB,或(huo)者是多层板(ban)、混装板(ban)建议(yi)采(cai)用(yong)这(zhei)种(zhong)冷(leng)(leng)却方(fang)式,其冷(leng)(leng)却效果比较(jiao)好(hao)。

传输系统

传(chuan)(chuan)输带是(shi)一(yi)条安(an)放在辊(gun)轴上的金属传(chuan)(chuan)送带,它支撑 PCB 通(tong)过(guo)波峰焊(han)(han)接(jie)区(qu)域。传(chuan)(chuan)输带必须平稳,并维持(chi)一(yi)个恒定的速度。传(chuan)(chuan)输带的速度和角度可以(yi)进行(xing)控制(zhi)(zhi)。通(tong)过(guo)倾(qing)角的调(diao)节,可以(yi)调(diao)控 PCB 与波峰面的焊(han)(han)接(jie)时(shi)间。适当的倾(qing)角有助于(yu)液态钎(qian)料与 PCB 更快的脱(tuo)离,使之返回锡(xi)炉内。当倾(qing)角太小(xiao)时(shi),容(rong)易(yi)出现(xian)桥连等焊(han)(han)接(jie)缺陷,而倾(qing)角过(guo)大,虽然(ran)有利于(yu)桥连的消除,但是(shi)焊(han)(han)点吃锡(xi)量太少(shao),容(rong)易(yi)产生虚焊(han)(han)。轨道倾(qing)角应(ying)控制(zhi)(zhi)在 5~7°之间。

轨道(dao)(dao)传(chuan)(chuan)输速(su)(su)度(du)在波(bo)峰(feng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)过程中是(shi)一(yi)个非(fei)常重要的参数(shu),因为它的改变(bian)将影响(xiang)整个焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)温度(du)曲线。当(dang)传(chuan)(chuan)输速(su)(su)度(du)太快(kuai)时,PCB 上助焊(han)(han)(han)剂的涂覆量不(bu)(bu)足,以(yi)及预热温度(du)不(bu)(bu)够,在焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)过程中容(rong)易产生润湿(shi)不(bu)(bu)良,导(dao)致上锡不(bu)(bu)足、露焊(han)(han)(han)、拉尖等焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)缺陷。当(dang)传(chuan)(chuan)输速(su)(su)度(du)太慢(man),余热时间(jian)太长,导(dao)致助焊(han)(han)(han)剂过渡挥发,同(tong)样导(dao)致上锡不(bu)(bu)足、露焊(han)(han)(han),而且浸锡时间(jian)过长,容(rong)易导(dao)致桥连。一(yi)般轨道(dao)(dao)传(chuan)(chuan)输速(su)(su)度(du)范围在1.2-1.4m/min。

助焊剂更换

生(sheng)产过程中,由于空(kong)气中的水(shui)分、灰尘,铜箔(bo)及(ji)元(yuan)件引线表面的吸(xi)附(fu)气体(ti)、吸(xi)附(fu)水(shui)膜、氧化物(wu)、油脂、尘埃等(deng)不(bu)断进入(ru)助焊(han)(han)槽,使(shi)助焊(han)(han)剂(ji)的杂质(zhi)(zhi)含量会慢(man)慢(man)上升,当(dang)杂质(zhi)(zhi)含量大于 300×10P-6P时应予以更换(huan)。