影响波峰焊质量分析 [转贴] [复制链接]

影响波峰焊质量分析
 


摘要：本文分析了波峰焊各技术参数对焊接质量的影响，并简介焊接质量的控制及焊料保护措施。
波峰焊接技术的普及和应用，对电子产品装联工艺技术进步的影响有划时代的意义，它实现了软钎接的自动化，大幅度地提高了生效率，而且对产品质量状况的改善也是极为明显的。在广泛使用波峰焊接技术的情况下，采取一些切实可行的质量控制措施，确保军用设备的高可靠性，成为波峰焊工艺生产中一项任务。
进行波峰焊接的印刷板上必须涂阻焊剂，留下需要焊接的部分，这样有利于焊接。这是由于在涂印阻焊剂后，有阻焊剂地方表面张力加大，而减少了焊盘的表面张力。影响焊接质量的还有与元器件引线相匹配的的孔。如孔径大了，就会产生空洞现象。而孔径小了，造成插元件困难，影响装配速度。一般孔径比元器件引线要大20-30u为最好。焊盘与焊盘之间要尽量保持一段距离，位置安排适才
有助于焊接。焊盘的大小也是个影响因素，太大或太小都会产生质量问题，另外，引线伸出焊盘的长短也要保持适中，引线过长，上锡量少，引线过短，易引起虚焊，一般取2-3mm。我们取3mm。
预热是波峰焊机不可缺少的一部分，掌握预热温度可减少或避免焊点拉尖和圆缺，预热温度控制在70-900C。这个温度是指印制板焊接面通过预热器所测得的温度，也正好是焊剂的活化温度，其助焊作用最佳。如果预热温度超过900C，则泡沫助焊剂就会干枯而
失去流动性，增加钎料和基体金属的表面张力，将引起桥接，焊料堆积，板面上有飞溅的小锡粒等焊接质量问题。预热温度不足，涂布在印制板上的焊液不能全部汽化掉，这样在浸焊时，一旦接触到高温焊锡立即汽化形成气泡阻碍了焊料与底盘的结合，很容易形成蜂窝式的虚焊，预热温度不足，还会使涂布在印制板焊点上的焊剂不能全部活化，造成吃锡太少或根本吃不上锡，影响焊接质量。
波峰焊槽的锡温对焊接的质量影响也很大。锡温若偏低，焊锡波峰的流动性就变差，表面张力大，易造成虚焊和拉尖等庇病，失去波峰焊接所应具有的优越性。若锡温偏高，有可能造成元器件受高温而变质损坏，同时锡温偏高，亦会加速锡的表面氧化。夏季波峰焊波峰焊接工艺中，助焊剂是必不可少的辅料。良好的助焊剂应能清除焊接物表面的氧化物，并能防止高温下焊面的再氧化，对表面张力的平衡施加影响，减小接触角，促进钎料漫流。合理涂布助焊剂对提高焊接质量非常有利，而助焊剂的浓度大小又直接影响到助焊
剂的涂布。当助焊剂比重在时，泡沫发粘影响涂布的均匀性，预热时也很难使其全部活化。这对于焊接效果来说，出现了明显的不利影响，焊后残留余物也太多，影响印制板的清洁。当焊剂浓度小，在印制板运行过程中易流失，而印制板实际得到助焊剂减少，大大
削弱了助焊的作用。根据比较按助焊剂的比重来确定，一般是在其比重为0.8g/cm3-0.83g/cm3间选择，夏季取0.8g/cm3，冬季
取0.82 g/cm3。
波峰高度
波峰高度的升高和降低直接影响到波峰的平稳程度及波峰表面焊锡的流动性。适当的波峰高度可以保证印制板有良好的压锡深度，使焊点能充分与焊锡接触。平稳的波峰可使整块印制板在焊接时间内都能得到均匀的焊接。当波峰焊偏高时，表明泵内液态焊料的流速增大。雷诺数值增大将使液态流体进行湍流（紊流）状态，导致波峰不易稳定，造成印制板漫锡，使元器件损坏。但对于波峰上的印制（PCB）的压力增大，这有利于焊缝的填充。但易引起拉尖、桥接等缺陷。波偏低时，泵内液态钎料流体流速低并为层流态，因而
波峰跳动小，平稳。焊锡的流动性变差了，容易产生吃锡量不够，锡点不饱满等缺陷。按照钎料波峰动力学的观点分析，波峰的工作高度取10mm效果最佳。
印制板的传送速度与夹送倾角钎焊时间往往可以用传送速度表示出来。被焊表面浸入和退出熔化钎料波峰的速，对润湿质量，钎料层的均匀性和厚度影响很大。焊料被吸收到印制板焊盘孔内，立即产生热交换。当印制板离开波峰时，放出潜热。焊料由液相变为固相。当焊料槽温度在2500C-2600C左右，焊区温度就在2450C左右，焊接时间应在3-5秒左右。也就是说印制板某一引线脚与锡的接触时间为3-5秒，但由于室
内温度的变化助焊剂的性能和锡的温度不同，接触时间就要有所不同，因此，行进速度要有所控制和调节。印制线路板沿着倾斜角度运动时a角越大越好，越能消除拉尖，通过试验摸索到传送装置倾斜6-70是有助于把钎料更快的剥离使之返回波峰。
防氧化油的使用
液态状的高温焊料很容易氧化，这不仅使锡的浪费量很大，还会影响焊接质量。最好的办法是使用防氧化焊料。投如金属氧化片。或在焊料槽内喷一层防氧化油来减缓焊料的氧化，减少桥接现象。质量好的防氧化油含有适量激活剂，它会提高助焊剂的功效。一般采用布油泵来控制防氧化油的用量，使印制板表面基本不粘染防氧化油。
波峰焊接质量控制措施
消除焊点拉尖
焊点的拉尖是多余的焊料凝固在引线端部形成不规律的锥状的锡体，这是焊点的多余部分，是焊的庇病之一。采取消除焊点拉尖的办
法是：
控制锡锅温度在2500C-2600C，不能让锡温波动很大。
传送速度快和慢都易造成拉尖，传送速度应控制在以2450C为最合适的钎接时间为3秒左右。
印制线路板与波峰夹角控制在6-70，如果角度过大或过小都易造成焊点的拉尖。
元器件引线不氧化，可焊性好也可减少焊点拉尖。
减少焊点的虚锡
元器件引线在焊接前全部进行搪锡，100％符合搪锡质量要求。
印制线路板设计与制造应符合工艺要求。
泡沫助焊剂的配比及浓度按工艺规定，定期进行质量检查。
形成饱满的焊点
控制印制线路板的预热温度（70-900C）。
注意锡锅的恒温精度，温度梯变化不能太大。
严格按工艺要求对助焊剂进行配比和测定是。
印制线路板印刷阻焊剂。
定期对焊料进行测定和化学分析。
波峰焊接中焊料的保护
焊料槽中各类物质汇集，是产生物理化学反应的地方。印制线路板上的铜箔、元器件的引线，各种连接端子及其镀层全浸入焊料槽中，助焊剂残留物，氧化油不断涌入焊料槽，在槽中溶解而造成污染。这此污染直接影响了焊接质量，是波峰焊的致命弱点。对钎料槽中的钎料污染物主要是铜，其次是锌。除此外，还有各种合金组等。铜：铜和锡结合生成的化学物，使焊料的流动性变差，表面张力增大。
锌：如含量达0.005％，就会对焊点外观、钎料流动性及润湿性造成不良影响，严重时焊接失效，整槽焊料报废。金：金和铅锡结合生成金属化合物会使焊点失去光泽、变脆。
为了保证焊接质量，焊料要定期抽检查，当超过表中含量时，整槽焊料必须更换。为了防止焊料的迅速污染，可采取适当降低焊接温度，焊接时间，印制板采用阻焊膜等对策，焊料槽补料时尽量做到选用纯度高的焊料。
焊接举例
在某型号印制板后期的焊接中，这台波峰焊机（87年引进6TF/330，电磁波、空心波、单波峰）焊接机焊接时发生了较多的连焊和拉尖现象，尤其拉尖最为严重，当时这类焊点超过了总焊的5％以上。我们仔细检查了焊接工艺条件并没有改变，印制板、元器件等
原材料也没有变，唯一可能是我们对波峰焊机经验不足，了解不够。针对这一情况，我们请教了专家，对波峰焊接机使用的工艺参数进行适当的检查和调整。如预热不足，调整了预热时间，由原来的5秒调整到10秒，10秒调整到20秒，清理了预热板，同时也适当调整了预热板与夹具间的距离。另一方面，助焊剂比重随着环境温度和焊板的多少不断变化，需要我们经常用密度计测量其比重，随
时添加助焊剂或稀释剂，此法不光繁琐，更重要的是人工方法很难掌握环境温度变化和生产中动态因素的影响，不能精确控制其比重，也无法判断其杂质的含量。针对此情况我们在波峰焊接机上加装了（TC-K1型）焊剂控制仪。它通过密度传感器、温度传感器、液位传感器、寿命传感器，对焊剂在生产过程中的使用参数及时测量，校正补偿，自动供液调整，保证了焊接质量。我们使用的助
焊剂是北京无线电厂生产的，其比重为0.83g/cm3，夏天我们取0.80g/cm3，冬天取0.81g/cm3-0.82g/cm3。再者，焊料槽中锡的质量也直接影响其质量，印制板上的铜箔、元器件的引线、各种连接端子及其镀层侵入、助焊剂的残留物及氧化物的不断涌入，在
元素名称金铜锌
最大允许含量0.08 0.25 0.005
欢迎光临SMT论坛页码，4/4
槽中溶解而造成污染，使得铜、锌、金等各种合金组的含量超标，针对此现象我们对锡槽进行了清理，更换焊锡和高温油，并在更换后的锡锅时投加了金属抗氧化片。改善了焊接质量，对波峰高度也做了适当调整。在某型号备份的焊接中，焊点的合格率在98％以上。
综上所述，使用波峰焊接机对印制板进行焊接可获得优良的焊接效果，也可成倍地提高效率，是电子产品必不可少的。
波峰焊的工艺发展，对电子产品的质量保障和提高生产效率，降低产品能耗，缩短产品研制周期，具有明显的效果，目前市场上更大功率，更大容锡量，具有三波峰的焊接质量更好、生产效率更高的波峰焊接机，已经为更多的经济实体广泛应用。我所在面向21世
纪，承担更大规模相控阵雷达研制生产的情况下，更好地发挥现有设备的作用，不断改良和引进新的质量更佳的焊接设备，是23所无线装联人员期盼的目标，我们将一方面现有设备上挖掘潜力，另一方面要精选适合高、精、尖技术和微、轻、细器件的焊接设备，使之为23所的焊接工艺开辟新的天地，为完成23所的各项型号的焊接任务做扎扎实实的工作。

文章不错，谢谢楼主^高興

确实不错，支持！