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选择性波峰焊设备和工艺介绍

2015-03-17(4559)次浏览

虽然目前国内虽然只有少量几家厂商配备了选择性波峰焊设备。但是随着波峰焊技术的成熟和国内EMS厂商生产产品档次的提高，波峰焊设备还是很有前景的。目前来看，由于技术及制程的不完善，选择性波峰焊的缺陷还是不少的。后还就几种选择性波峰焊焊接时容易出现的几种缺陷进行分析，提出解决方法。

　　虽然目前国内虽然只有少量几家厂商配备了选择性波峰焊设备。但是随着波峰焊技术的成熟和国内EMS厂商生产产品档次的提高，波峰焊设备还是很有前景的。目前来看，由于技术及制程的不完善，选择性波峰焊的缺陷还是不少的。后还就几种选择性波峰焊焊接时容易出现的几种缺陷进行分析，提出解决方法。
　　选择焊设备的组成及技术要点：
　　1.助焊剂喷涂系统
　　选择性波峰焊采用选择性助焊剂喷涂系统，即助焊剂喷头根据事先编制好的程序指令运行到指定位置后，仅对线路板上需要焊接的区域进行助焊剂喷涂（可点喷和线喷），不同区域的喷涂量可根据程序进行调节。由于是选择性喷涂，不仅助焊剂用量比波峰焊有很大的节省，同时也避免了对线路板上非焊接区域的污染。
　　因为是选择性喷涂，所以对助焊剂喷头控制的精度要求非常高（包括助焊剂喷头的驱动方式），同时助焊剂喷头也应具备自动校准功能。此外，助焊剂喷涂系统中，在材料的选择上必须能要考虑到非VOC助焊剂(即水溶性助焊剂)的强腐蚀性，因此，凡有可能接触到助焊剂的地方，零部件都必须能抗腐蚀。
　　2.预热模块
　　首先，整板预热是其中的关键。因为整板预热可以有效地防止线路板的不同位置受热不均而造成线路板的变形。其次，预热的安全可控非常重要。预热的主要作用是活化助焊剂，由于助焊剂的活化是在一定温度范围下完成的，过高和过低的温度对助焊剂的活化都是不利的。此外，线路板上的热敏器件也要求预热的温度可控，不然热敏器件将很有可能被损坏。
　　试验表明，充分的预热还可以缩短焊接时间和降低焊接温度；而且这样一来，焊盘与基板的剥离、对线路板的热冲击，以及熔铜的风险也降低了，焊接的可靠性自然大大增加。
　　3.焊接模块
　　焊接模块通常由锡缸、机械/电磁泵、焊接喷嘴、氮气保护装置和传动装置等构成。由于机械/电磁泵的作用，锡缸中的焊料会从立的焊接喷嘴中不断涌出，形成一个稳定的动态锡波；氮气保护装置可以有效防止由于锡渣产生而堵塞焊接喷嘴；而传动装置则保证了锡缸或线路板的精确移动以实现逐点焊接。
　　1.氮气的使用。氮气的使用可以将无铅焊料的可焊性提高4倍，这对全面提高无铅焊接的质量是非常关键的。
　　2.选择焊与浸焊的根本区别。浸焊是将线路板浸在锡缸中依靠焊料的表面张力自然爬升完成焊接。对于大热容量和多层线路板，浸焊是很难达到透锡要求的。选择焊则不同，焊接喷嘴中冲出来的是动态的锡波，它的动态强度会直接影响到通孔内的垂直透锡度；特别是进行无铅焊接时，因为其润湿性差，更需要动态强劲的锡波。此外，流动强劲的波峰上不容易残留氧化物，这对提高焊接质量也会有帮助。
　　3.焊接参数的设定。
　　针对不同的焊点，焊接模块应能对焊接时间、波峰头高度和焊接位置进行个性化设置，这将使操作工程师有足够的空间来进行工艺调整，从而使每个焊点的焊接效果达到佳。有的选择焊设备甚至还能通过控制焊点的形状来达到防止桥连的效果。
　　4.线路板传送系统
　　选择焊对线路板传送系统的关键要求是精度。为了达到精度要求，传送系统应满足以下两点：
　　1.轨道材料防变形，稳定耐用；
　　2.在通过助焊剂喷涂模块和焊接模块的轨道上加装定位装置。选择焊的低运行成本是其迅速受到制造厂商欢迎的重要原因。
　　选择性波峰焊常见缺陷分析及解决方法：
　　桥接：桥接是选择焊中一个比较常见的缺陷，元件引脚间距过近或者波峰不稳都有可能导致桥接，可能原因如下，焊接温度设置过低，焊接时间过短，焊接完成后下降时间过快，助焊剂喷涂量过少。一般这种情况下要检查波峰和确认焊接坐标是否正确，可以通过提高焊接温度或预热温度，提高焊接时间，增加下降时间，提高助焊剂喷涂量的方法来改善。
　　溢锡：发生这种情况一般要首先检查通孔元件是否missing，看板子是否有明显变形，炉温设置是否过高导致PCB变形，其次要检查元件引脚直径和通孔直径之间的配合。如果通孔过大而元件引脚过细就会导致溢锡的发生。可以降低溢锡部位的波峰高度或焊接高度，降低助焊剂喷涂量。
　　上锡高度达不到：对于二级以上产品来说这也是一个比较常见的缺陷，一般来讲一些金属材质的大元件如电源模块等，由于他们大多与接地脚相接散热较快上锡困难，当然一般上锡高度标准会有相应的放松。除此之外焊接温度低，助焊剂喷涂量少，波峰高度低都会导致上锡高度不够。提高预热和焊接温度，多喷涂些助焊剂等可以解决问题。
　　元件抬高：元件过轻或波峰抬高会导致波峰将元件顶上去，或者在插装元件的时候元件没有插到位，轨道速度过快或不稳导致元件歪斜抬高。可以制作夹具将原件压住，由于夹具的吸热可能需要提高预热或焊接温度。
　　元件缺失：看缺失的元件是在波峰焊接面还是非焊接面，如果是通孔元件缺失则可以同以上的元件抬高相同原因，焊接面SMT元件缺失时要注意焊接时是否焊接坐标设错导致波峰带到元件，波峰是否不稳焊接时碰到附近的料。这种情况可以修正坐标或者将通孔附近的料用白胶点上保护起来，并将情况反馈给DFM团队。
　　焊点空洞：元件引脚太短尚不能伸出通孔或元件引脚横截面被氧化不上锡，可以加喷助焊剂。
　　拉尖：这是一个和桥接一样发生频率较高的缺陷种类，预热和焊接温度过低，焊接时间太短会导致拉尖的发生。
　　锡珠：有锡珠时要检查助焊剂的质量或者板子表面是否沾上锡膏，助焊剂中含水在焊接时会炸裂导致锡珠。
　　元件引脚变细吃脚：可能是焊接温度过高或焊接时间过长，也有可能是引脚间距太近，在焊接一个引脚时波峰带到旁边的引脚导致一些引脚被焊接了两次。这种情况可以修改坐标参数尽量避免引脚焊两次，引脚太近的可以一起焊接。
　　少锡：波峰温度过低，波峰不稳，波峰高度或焊接高度太低，焊接坐标设置错误都会导致少锡。修正坐标，清洁锡嘴，提高焊接温度，提高波峰或焊接高度可以解决。

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