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選擇性波峰焊設(shè)備和工藝介紹

2015-03-17(4646)次瀏覽

雖然目前國(guó)內(nèi)雖然只有少量幾家廠(chǎng)商配備了選擇性波峰焊設(shè)備。但是隨著波峰焊技術(shù)的成熟和國(guó)內(nèi)EMS廠(chǎng)商生產(chǎn)產(chǎn)品檔次的提高，波峰焊設(shè)備還是很有前景的。目前來(lái)看，由于技術(shù)及制程的不完善，選擇性波峰焊的缺陷還是不少的。后還就幾種選擇性波峰焊焊接時(shí)容易出現(xiàn)的幾種缺陷進(jìn)行分析，提出解決方法。
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　　雖然目前國(guó)內(nèi)雖然只有少量幾家廠(chǎng)商配備了選擇性波峰焊設(shè)備。但是隨著波峰焊技術(shù)的成熟和國(guó)內(nèi)EMS廠(chǎng)商生產(chǎn)產(chǎn)品檔次的提高，波峰焊設(shè)備還是很有前景的。目前來(lái)看，由于技術(shù)及制程的不完善，選擇性波峰焊的缺陷還是不少的。后還就幾種選擇性波峰焊焊接時(shí)容易出現(xiàn)的幾種缺陷進(jìn)行分析，提出解決方法。
　　選擇焊設(shè)備的組成及技術(shù)要點(diǎn)：
　　1.助焊劑噴涂系統(tǒng)
　　選擇性波峰焊采用選擇性助焊劑噴涂系統(tǒng)，即助焊劑噴頭根據(jù)事先編制好的程序指令運(yùn)行到指定位置后，僅對(duì)線(xiàn)路板上需要焊接的區(qū)域進(jìn)行助焊劑噴涂（可點(diǎn)噴和線(xiàn)噴），不同區(qū)域的噴涂量可根據(jù)程序進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于是選擇性噴涂，不僅助焊劑用量比波峰焊有很大的節(jié)省，同時(shí)也避免了對(duì)線(xiàn)路板上非焊接區(qū)域的污染。
　　因?yàn)槭沁x擇性噴涂，所以對(duì)助焊劑噴頭控制的精度要求非常高（包括助焊劑噴頭的驅(qū)動(dòng)方式），同時(shí)助焊劑噴頭也應(yīng)具備自動(dòng)校準(zhǔn)功能。此外，助焊劑噴涂系統(tǒng)中，在材料的選擇上必須能要考慮到非VOC助焊劑(即水溶性助焊劑)的強(qiáng)腐蝕性，因此，凡有可能接觸到助焊劑的地方，零部件都必須能抗腐蝕。
　　2.預(yù)熱模塊
　　首先，整板預(yù)熱是其中的關(guān)鍵。因?yàn)檎孱A(yù)熱可以有效地防止線(xiàn)路板的不同位置受熱不均而造成線(xiàn)路板的變形。其次，預(yù)熱的安全可控非常重要。預(yù)熱的主要作用是活化助焊劑，由于助焊劑的活化是在一定溫度范圍下完成的，過(guò)高和過(guò)低的溫度對(duì)助焊劑的活化都是不利的。此外，線(xiàn)路板上的熱敏器件也要求預(yù)熱的溫度可控，不然熱敏器件將很有可能被損壞。
　　試驗(yàn)表明，充分的預(yù)熱還可以縮短焊接時(shí)間和降低焊接溫度；而且這樣一來(lái)，焊盤(pán)與基板的剝離、對(duì)線(xiàn)路板的熱沖擊，以及熔銅的風(fēng)險(xiǎn)也降低了，焊接的可靠性自然大大增加。
　　3.焊接模塊
　　焊接模塊通常由錫缸、機(jī)械/電磁泵、焊接噴嘴、氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置和傳動(dòng)裝置等構(gòu)成。由于機(jī)械/電磁泵的作用，錫缸中的焊料會(huì)從立的焊接噴嘴中不斷涌出，形成一個(gè)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)錫波；氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置可以有效防止由于錫渣產(chǎn)生而堵塞焊接噴嘴；而傳動(dòng)裝置則保證了錫缸或線(xiàn)路板的精確移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)焊接。
　　1.氮?dú)獾氖褂谩５獨(dú)獾氖褂每梢詫o(wú)鉛焊料的可焊性提高4倍，這對(duì)全面提高無(wú)鉛焊接的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的。
　　2.選擇焊與浸焊的根本區(qū)別。浸焊是將線(xiàn)路板浸在錫缸中依靠焊料的表面張力自然爬升完成焊接。對(duì)于大熱容量和多層線(xiàn)路板，浸焊是很難達(dá)到透錫要求的。選擇焊則不同，焊接噴嘴中沖出來(lái)的是動(dòng)態(tài)的錫波，它的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度會(huì)直接影響到通孔內(nèi)的垂直透錫度；特別是進(jìn)行無(wú)鉛焊接時(shí)，因?yàn)槠錆?rùn)濕性差，更需要?jiǎng)討B(tài)強(qiáng)勁的錫波。此外，流動(dòng)強(qiáng)勁的波峰上不容易殘留氧化物，這對(duì)提高焊接質(zhì)量也會(huì)有幫助。
　　3.焊接參數(shù)的設(shè)定。
　　針對(duì)不同的焊點(diǎn)，焊接模塊應(yīng)能對(duì)焊接時(shí)間、波峰頭高度和焊接位置進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，這將使操作工程師有足夠的空間來(lái)進(jìn)行工藝調(diào)整，從而使每個(gè)焊點(diǎn)的焊接效果達(dá)到佳。有的選擇焊設(shè)備甚至還能通過(guò)控制焊點(diǎn)的形狀來(lái)達(dá)到防止橋連的效果。
　　4.線(xiàn)路板傳送系統(tǒng)
　　選擇焊對(duì)線(xiàn)路板傳送系統(tǒng)的關(guān)鍵要求是精度。為了達(dá)到精度要求，傳送系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足以下兩點(diǎn)：
　　1.軌道材料防變形，穩(wěn)定耐用；
　　2.在通過(guò)助焊劑噴涂模塊和焊接模塊的軌道上加裝定位裝置。選擇焊的低運(yùn)行成本是其迅速受到制造廠(chǎng)商歡迎的重要原因。
　　選擇性波峰焊常見(jiàn)缺陷分析及解決方法：
　　橋接：橋接是選擇焊中一個(gè)比較常見(jiàn)的缺陷，元件引腳間距過(guò)近或者波峰不穩(wěn)都有可能導(dǎo)致橋接，可能原因如下，焊接溫度設(shè)置過(guò)低，焊接時(shí)間過(guò)短，焊接完成后下降時(shí)間過(guò)快，助焊劑噴涂量過(guò)少。一般這種情況下要檢查波峰和確認(rèn)焊接坐標(biāo)是否正確，可以通過(guò)提高焊接溫度或預(yù)熱溫度，提高焊接時(shí)間，增加下降時(shí)間，提高助焊劑噴涂量的方法來(lái)改善。
　　溢錫：發(fā)生這種情況一般要首先檢查通孔元件是否missing，看板子是否有明顯變形，爐溫設(shè)置是否過(guò)高導(dǎo)致PCB變形，其次要檢查元件引腳直徑和通孔直徑之間的配合。如果通孔過(guò)大而元件引腳過(guò)細(xì)就會(huì)導(dǎo)致溢錫的發(fā)生?？梢越档鸵珏a部位的波峰高度或焊接高度，降低助焊劑噴涂量。
　　上錫高度達(dá)不到：對(duì)于二級(jí)以上產(chǎn)品來(lái)說(shuō)這也是一個(gè)比較常見(jiàn)的缺陷，一般來(lái)講一些金屬材質(zhì)的大元件如電源模塊等，由于他們大多與接地腳相接散熱較快上錫困難，當(dāng)然一般上錫高度標(biāo)準(zhǔn)會(huì)有相應(yīng)的放松。除此之外焊接溫度低，助焊劑噴涂量少，波峰高度低都會(huì)導(dǎo)致上錫高度不夠。提高預(yù)熱和焊接溫度，多噴涂些助焊劑等可以解決問(wèn)題。
　　元件抬高：元件過(guò)輕或波峰抬高會(huì)導(dǎo)致波峰將元件頂上去，或者在插裝元件的時(shí)候元件沒(méi)有插到位，軌道速度過(guò)快或不穩(wěn)導(dǎo)致元件歪斜抬高?？梢灾谱鲓A具將原件壓住，由于夾具的吸熱可能需要提高預(yù)熱或焊接溫度。
　　元件缺失：看缺失的元件是在波峰焊接面還是非焊接面，如果是通孔元件缺失則可以同以上的元件抬高相同原因，焊接面SMT元件缺失時(shí)要注意焊接時(shí)是否焊接坐標(biāo)設(shè)錯(cuò)導(dǎo)致波峰帶到元件，波峰是否不穩(wěn)焊接時(shí)碰到附近的料。這種情況可以修正坐標(biāo)或者將通孔附近的料用白膠點(diǎn)上保護(hù)起來(lái)，并將情況反饋給DFM團(tuán)隊(duì)。
　　焊點(diǎn)空洞：元件引腳太短尚不能伸出通孔或元件引腳橫截面被氧化不上錫，可以加噴助焊劑。
　　拉尖：這是一個(gè)和橋接一樣發(fā)生頻率較高的缺陷種類(lèi)，預(yù)熱和焊接溫度過(guò)低，焊接時(shí)間太短會(huì)導(dǎo)致拉尖的發(fā)生。
　　錫珠：有錫珠時(shí)要檢查助焊劑的質(zhì)量或者板子表面是否沾上錫膏，助焊劑中含水在焊接時(shí)會(huì)炸裂導(dǎo)致錫珠。
　　元件引腳變細(xì)吃腳：可能是焊接溫度過(guò)高或焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也有可能是引腳間距太近，在焊接一個(gè)引腳時(shí)波峰帶到旁邊的引腳導(dǎo)致一些引腳被焊接了兩次。這種情況可以修改坐標(biāo)參數(shù)盡量避免引腳焊兩次，引腳太近的可以一起焊接。
　　少錫：波峰溫度過(guò)低，波峰不穩(wěn)，波峰高度或焊接高度太低，焊接坐標(biāo)設(shè)置錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致少錫。修正坐標(biāo)，清潔錫嘴，提高焊接溫度，提高波峰或焊接高度可以解決。

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