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1、波峰焊教材波焊培训资料 周吉新 2012 9 波峰焊图片 一 波峰焊的操作步骤及注意事项 二 波峰焊基础知识 三 波峰焊技术 四 影响波峰焊接质量分析 五 波峰焊一般故障分析和解决对策 六 波峰焊日常保养和维护知识 培训提纲 一 波峰焊开机操作注意事项 1 1 设定开关机时间和锡炉焊接参数 设定开关机时间和锡炉焊接参数 2 2 设定和开取锡炉预热温度 设定和开取锡炉预热温度 3 3 开机前检查设备电源气压是否正 开机前检查设备电源气压是否正 4 4 检查气压和锡炉温度是否达到设定值 检查气压和锡炉温度是否达到设定值 5 5 检查传送带是否正常运转 传动部位有无异物 检查传送带是否正常运转 传动
2、部位有无异物 6 6 检查助焊剂存量是否足够喷雾 喷嘴喷雾是否正常 检查助焊剂存量是否足够喷雾 喷嘴喷雾是否正常 一 波峰焊设置键面 波峰焊是指将熔化的软钎焊料 铅锡合金 经电波峰焊是指将熔化的软钎焊料 铅锡合金 经电 动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰 也可通过向也可通过向 焊料池注入氮气来形成 使预先插装有元器件的焊料池注入氮气来形成 使预先插装有元器件的PCBPCB印印 制板置于传送链上制板置于传送链上 经过某一特定的角度以及一定的浸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现焊点焊接的过程 入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程 二 波
3、峰焊基础知识 什么是波峰焊 什么是波峰焊 二 波峰焊基础知识 2 12 1 波峰面 波峰面 波的表面均被一层氧化膜覆盖 波的表面均被一层氧化膜覆盖 它在沿焊料波表面的它在沿焊料波表面的 整个长度方向上 几乎都保持静态整个长度方向上 几乎都保持静态 在波峰焊接过程中在波峰焊接过程中 PCB PCB接触到锡波的表面接触到锡波的表面 氧化皮破裂氧化皮破裂 PCB PCB前面的锡波无前面的锡波无 皲褶地被推向前进皲褶地被推向前进 这说明整个氧化膜与这说明整个氧化膜与PCBPCB以同样的速以同样的速 度移动度移动 1 1波峰焊接流程波峰焊接流程 炉前检验炉前检验预热预热喷喷涂涂助焊剂助焊剂 波峰焊锡波峰
4、焊锡冷却冷却执锡执锡检查检查 当 当PCBPCB进入波峰面前端时进入波峰面前端时 基板与引脚被加热基板与引脚被加热 并在并在 未离开波峰面之前未离开波峰面之前 整个整个PCBPCB浸在焊料中浸在焊料中 即被焊料所即被焊料所 桥联桥联 但在离开波峰尾端的瞬间但在离开波峰尾端的瞬间 少量的焊料由于润湿少量的焊料由于润湿 力的作用力的作用 粘附在焊盘上粘附在焊盘上 并由于表面张力的原因并由于表面张力的原因 会出现以引线为中心收缩至最小状态会出现以引线为中心收缩至最小状态 此时焊料与焊盘此时焊料与焊盘 之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力 因此会之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力 因此会 形
5、成饱满形成饱满 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 由由 于重力的原因于重力的原因 回落到回落到锡炉锡炉中中 二 波 峰 焊 基 础 知 识 2 22 2焊点成型 焊点成型 二 波 峰 焊 基 础 知 识 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吃锡高度 吃锡高度 其其数数值控制在值控制在 PCBPCB板厚度的板厚度的1 21 2 2 32 3 过过大大会导致会导致熔融的焊料流到熔融的焊料流到PCBPCB的表的表 面形成面形成 桥连桥连 过低易造成空焊漏焊过低易造成空焊漏焊 变频器1 2分 别控制扰流 波和平稳波 2 32
6、3波峰高度波峰高度 二 波 峰 焊 基 础 知 识 波峰焊波峰焊机机在安裝時除了使在安裝時除了使机机器水平外器水平外 还应调节传还应调节传送裝置的送裝置的倾倾角角 通过通过倾倾角角 的的调节调节 可以可以调调控控PCBPCB与与波峰面的焊接波峰面的焊接时时 间间 会会有助于焊料液有助于焊料液面面与与PCBPCB更快的更快的分离分离 使之返回使之返回锡炉锡炉內內 减少桥连 包焊的 减少桥连 包焊的 产生 产生 2 42 4焊接焊接傾角傾角 焊接角度控制在5 7度 预加热器定意 是由一个耐高 温材料制成的加热箱体 发热管置于 加热箱内 通过反射盘向外辐射热能 来给PCB加热 二 波 峰 焊 基 础
7、 知 识 2 52 5预热预热 二 波 峰 焊 基 础 知 识 2 62 6助焊剂助焊剂 目前我司使用的助焊剂 联邦助焊剂型 号LB 9000A9 锡焊助焊剂的主要成分是松节锡焊助焊剂的主要成分是松节 油或松香 其助焊原理是松节油油或松香 其助焊原理是松节油 或松香在高温时气化 气化的松或松香在高温时气化 气化的松 节油或松香与金属的氧化层发生节油或松香与金属的氧化层发生 化学反应 清除了氧化层的金属化学反应 清除了氧化层的金属 更有利于焊接 助焊剂比重为 更有利于焊接 助焊剂比重为 0 812 0 020 812 0 02 2 52 5焊料焊料纯纯度度对焊接质量对焊接质量的的影响影响 二 波
8、 峰 焊 基 础 知 识 波峰焊接波峰焊接过过程中程中 焊料的焊料的杂质杂质 主要是主要是来来源于源于PCBPCB上焊上焊盘和元盘和元 器件引脚器件引脚的的铜和氧化物铜和氧化物 过过量量 的的铜会导铜会导致焊接缺陷增多致焊接缺陷增多 三 波 峰 焊 技 术 喷枪效用 喷枪通过压缩空气 使松香和空气混合后喷出 并由成形压缩 空气将松香雾化成一定形状 均匀地喷涂 于经过的线路板底部 形成一层约0 03 厚的松香薄膜 不工作时喷枪针阀密闭 使松香和空气隔离 绝无挥发 而且松香 比重及成分稳定 松香消耗大大减少 最重要的是 可使用免清洗助焊剂 焊锡后的线路板洁净 可免去焊锡后的清 洗工序 机体组件说明
9、 助焊剂系统 机体组件说明 助焊剂系统 三 波 峰 焊 技 术 1 11 1 助焊剂系统 松香效用 助焊剂系统 松香效用 助焊剂的作用主要有 辅助热传导 去 除氧化物 降低被焊接材质表面张力 去除被 焊接材质表面油污 增大焊接面积 防止再氧 化 等几个方面 在这几个方面中比较关键的作用 有两个就是 去除氧化物 与 降低被焊接材质表 面张力 波峰焊 机采用红外线发热管 较一般 电热管 加热速度快 比 石英管 效能快数倍 是基于省电 为原则而设计 并兼顾品质提升 减少锡柱等问题 且因用红外高温玻璃罩 辐射放能特殊 具有穿 透物质能力 可使物质分子激烈振动和发热 从而 获得高效率的加热效果 红外线发
10、射之热能不受气流影响 并追踪加 热对象之物体 因此 一般发热线不能与它相比 三 波 峰 焊 技 术 1 21 2预热器加热系统预热器加热系统 三 波 峰 焊 技 术 1 31 3预加热器系统作用预加热器系统作用 是使已经涂覆了助焊剂的 板快 速加热 松香与金属表面接触当温度达 到90 110度时会产生化学作用使助焊剂活 化 除去焊点处金属表面及元件脚的污 染物 氧化物 油渍等 使助焊剂能发 挥最佳的助焊剂效果 将助焊剂内所含 水分蒸发 除区挥发溶剂 以减少焊锡 时气泡的产生 同时提高 板及零 件的温度 防止焊锡时 板突然受 热而变形或元件因热量提升过快而损坏 助焊剂比重的测试 助焊剂比重的测试
11、 三 波 峰 焊 技 术 每周用比重计 定时 对助焊剂比重进行测 试助焊剂比重为 0 812 0 01 1 5 1 5 每周测试 基板底部的预热和焊接每周测试 基板底部的预热和焊接 温度曲线 以保证最佳的焊锡效果 温度曲线 以保证最佳的焊锡效果 三 波 峰 焊 技 术 温度测试曲线图 焊接温 度控制在250 以下 预热 温度控制在90 100 之间 三 波 峰 焊 技 术 深圳阿龙电子有限公司 锡炉炉胆 熔化后的锡由叶轮鼓动 沿特殊形状的锡炉内胆整形并流动 经不锈 钢网过滤隔除锡焊渣 从波峰喷嘴流出 形成独特的保持无氧化锡面的焊锡 波峰 锡炉发热管 焊锡炉胆内放置了三组发热管 采用分段 分时加
12、热投入 使熔锡快 速 均匀 三 波 峰 焊 技 术 1 61 6锡炉系统锡炉系统 锡炉 双波峰锡炉由两个喷流的波峰炉胆 组成前 部喷流锡波及后部平稳波峰 其波峰高度和平行移动速 度均可调节 前部波峰主要作用就是通过快速移动的锡波 冲刷掉 因 遮蔽效应 而滞留在贴装等元件背后的助焊剂 让焊 点得到可靠的润湿 后部的平稳锡波则是进一步修整已被润湿但形状不规 整的焊点 使之完美 锡炉所产生的波峰是通过由变频 调速器调节马达转速来决定其高度的 马达速度可通过 调速器来改变 三 波 峰 焊 技 术 三 波 峰 焊 技 术 1 71 7波峰系统作用波峰系统作用 2 波峰倒流波喷锡口堵塞会 造成贴片元件漏焊
13、 1 波峰平稳锡波波峰喷锡 口堵塞会造成机插元件漏焊 三 波 峰 焊 技 术 波峰出锡口过滤网图片 銲料波峰的类型及其特点 目前在工业生产中运行的波峰焊接设备多种多样 从銲料波峰形状的类型来看 这些装置大致可分成两类 即 1 单向波峰式 这种喷嘴波峰銲料从一个方向流出的结构 在早期的设备上比较多见 现在 除空心波以外 其它单向波 形在较新的机器上 已不多见了 2 双向波峰式 这种双向波峰系统的特性是从喷嘴内出来的銲料到达喷嘴顶部后 同时向前 后两个方向流动 如图所 示 根据应用的需要 这种分流可以是对称的也可以是不对称 甚至在沿传送的后方向增加了延伸器 以 使波峰在PCB拖动方向上变宽变平以减
14、少脱离角 C VD D B A VA A D D C B VB VC E VA VB VC VD VA VB VC VD VA VB VC VD 对称双向波峰銲料流速度分布 速度零 线 三 波 峰 焊 技 术 目前最常用的是双向波峰式 由于波峰表面速度的分布特点 双向波峰式系统可把焊点拉尖问题减至最 小 由于波峰中的銲料向前 后两个方向流动 这样在銲料波峰的表面上就必然存在着一个相对速度为 零的区域 在相对速度为零的区域附近退出 对无拉尖焊点的形成是极为重要的 PCB顺向运动时管道内的流速分布 喷嘴 A a2 A A A a1 三 波 峰 焊 技 术 双向波峰过后熔融銲料的表面张力 要了解双向
15、波峰喷嘴是如何使焊点拉尖和短路减至最少的 就必须首先要了解有关表面张力现象以及它 与润湿的关系 当焊料不能润湿某一表面时 就使熔融銲料形成小球状 表面张力能润湿已涂覆过助焊 剂的基体金属表面 薄层面积越大 熔融銲料波峰的表面张力就越难把过量的銲料拖回波峰 如果没有把过量的銲料拖回波 峰就会形成焊点拉尖 因此 我们的目标就是要尽量减小銲料薄层面积 采用的办法不外乎如下两种 或是改变銲料的表面张力作用 或是改变产生銲料薄层那一点的波峰速度特性 实现上述目标有很多途 径 銲料表面张力是受到銲料温度影响的 温度高会减小表面张力 但热敏元器件可能受到损坏 而且 銲料表面氧化加剧 因此 采取升温的办法不能
16、显著改善銲料表面张力 用倾斜传送方式可减小銲料薄层的大小 因此 把传送装置倾斜一定的角度会有助于把銲料更快的剥离 使之返回波峰 采用的另一种方法是把波峰变得很宽 在使用倾斜传送装置时 宽波峰能使PCB从相 对速度为零的波峰附近离去 这使表面张力有充分的时间把銲料薄层中的多余銲料完全拖回波峰 三 波 峰 焊 技 术 V2 a V1 V0 A 元器件引脚 V1 Vg A V2 过量的焊料被拖回 PCB焊盘与波峰焊料剥离状况 针对PCB脱离波峰出液滴的速度分布情况来分析 如图所示 设PCB的速度为V A点处波峰表层钎料逆PCB方向 假定为正方向 的剥离流速为V1 焊点 上钎料由重力等的下垂速度为Vg 根据A点上液滴的流态和受力情况分析 获得无尖焊点的充要条件是 必要条件 V1 V0 V1 0 三 波 峰 焊 技 术 式中 V0 PCB退出速度 即夹送速度 V1 钎料逆PCB移动方向的流动速度 它受钎料的温度 PCB表面的状态 元 器件 引线状态 助焊剂的性能等的影响 充分条件 Vg 0 式中 Vg 钎料液滴下垂速度 它要受PCB从钎料波峰面退出的角度a PCB的夹送速 度V 逆PCB方向的钎
