波峰焊操作工艺简介

1.波峰焊工艺材料参数的调整

在波峰焊机工作的过程中,焊料和助焊剂被不断消耗,需要经常对这些焊接材料进行监测与调整。

1)焊料

应该根据设备的使用情况,每隔三个月到半年定期检测焊料中Sn 的比例和主要金属杂质含量。如果不符合要求,可以更换焊料或采取其他措施。例如当Sn 的含量低于标准时,可以添加纯Sn 以保证含量比例。

2)助焊剂

波峰焊使用的助焊剂,要求表面张力小,扩展率>85%;黏度小于熔融焊料;密度在0.82～0.84 g/mL,可以用相应的溶剂来稀释调整。

应该根据电子产品对清洁度和电性能的要求选择助焊剂的类型:一般要求不高的消费类电子产品,可以采用中等活性的松香助焊剂,焊接后不必清洗,当然也可以使用免清洗助焊剂。通信类产品可以采用免清洗助焊剂,或者用清洗型助焊剂,焊接后进行清洗。

3)焊料添加剂

在波峰焊的焊料中,还要根据需要添加或补充一些辅料,比如防氧化剂和锡渣减除剂。防氧化剂由油类与还原剂组成。防氧化剂可以减少高温焊接时焊料的氧化,不仅可以节约焊料,还能提高焊接质量。锡渣减除剂能让熔融的焊料与锡渣分离,起到防止锡渣混入焊点、节省焊料的作用。

2.波峰焊温度参数的控制

整个焊接过程被分为三个温度区域:预热区、焊接区、冷却区。理想的双波峰焊的焊接温度曲线如图5-24 所示,实际的焊接温度曲线可以通过对设备的控制系统编程进行调整。

图5-24　理想的双波峰焊的焊接温度曲线

1)预热区温度的设置

在预热区内,喷涂在电路板上的助焊剂中的溶剂被挥发,可以减少焊接时产生的气体。同时,松香和活化剂开始分解活化,去除焊接面上的氧化层和其他污染物,并且防止金属表面在高温下再次氧化。印制电路板和元器件被充分预热,可以有效地避免焊接时急剧升温产生的热应力损坏。印制电路板的预热温度及时间,要根据印制电路板的大小、厚度、元器件的尺寸和数量,以及贴装元器件的多少而确定。在PCB 表面测量的预热温度应该在90～130 ℃,多层板或贴片元器件较多时,预热温度取上限。预热时间由传送带的速度来控制。如果预热温度偏低或预热时间过短,助焊剂中的溶剂挥发不充分,焊接时就会产生气体引起气孔、锡珠等焊接缺陷;如预热温度偏高或预热时间过长,焊剂被提前分解,使焊剂失去活性,同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。为恰当控制预热温度和时间,达到最佳的预热温度,可以参考表5-3 内的数据,也可以从波峰焊前涂敷在PCB 底面的助焊剂是否有黏性来进行判断。

表5-3　不同印制电路板在波峰焊时的预热温度

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2)焊接区温度的设置

焊接过程是焊接金属、熔融焊料之间相互作用的复杂过程,同样必须控制好焊接温度和时间。如焊接温度偏低,液体焊料的黏性大,不能很好地在金属表面浸润和扩散,就容易产生拉尖和桥接、焊点表面粗糙等缺陷;如焊接温度过高,容易损坏元器件,还会由于焊剂被碳化失去活性、焊点氧化速度加快,产生焊点发乌、不饱满等问题。由于热量、温度是时间的函数,在一定温度下,焊点和元件的受热量随时间而增加,所以波峰焊的焊接时间可以通过调整传送系统的速度来控制。在实际操作时,传送带的速度要根据不同波峰焊机的长度、预热温度、焊接温度等因素进行调整。如果以每个焊点接触波峰的时间来表示焊接时间,焊接时间一般为3～4 s。双波峰焊第一波峰处的速度一般调整为(235～240)℃/s,第二波峰处的速度一般设置在(240～260)℃/3 s 之间。

3)冷却区温度的设置

为了减少印制电路板的受高热时间,防止印制电路板变形,提高印制导线与基板的附着强度,增加焊接点的牢固性,焊接后应立即冷却。冷却区温度应根据产品的工艺要求、环境温度以及传送速度来确定,冷却区温度一般以一定负温度速率下降,可以设置成-2 ℃/s、-3.5 ℃/s 或-5 ℃/s。

3.其他工艺要求

1)元器件的可焊性

元器件的可焊性是焊接良好的一个主要方面。对可焊性的检查要定时进行,按现场所使用的元器件、助焊剂、焊料进行试焊,测定其可焊性。

2)波峰高度及波峰平稳性

波峰高度是作用波的表面高度。较好的波峰高度是以波峰达到电路板厚度的1/2～2/3为宜。波峰过高易拉毛、堆锡,还会使锡溢到线路板上面,烫伤元件;波峰过低,易漏焊和挂焊。

3)焊接温度

焊接温度是指被焊接处与熔化的焊料相接触时的温度。温度过低会使焊接点毛糙、不光亮,造成虚假焊及拉尖;温度过高,易使电路板变形,烫伤元件。对于不同基板材料的印制电路板,焊接温度略有不同。

4)传递速度

印制电路板的传递速度决定了焊接时间。速度过慢,则焊接时间过长且温度较高,给印制电路板及元件带来不良影响;速度过快,则焊接时间过短,容易有假焊、虚焊、桥焊等不良现象。焊接点与熔化的焊料所接触的时间以3～4 s 为宜,即印制电路板的传递速度选用1 m/min 左右的速度。

5)传递角度

在印制电路板的前进过程中,当印制电路板与焊料的波峰呈一个倾角时,则可减少挂锡、拉毛、气泡等不良现象,所以在波峰焊焊接时印制电路板通常与波峰呈5°～8°的仰角。

6)氧化物的清理

锡槽中焊料长时间与空气接触容易被氧化,氧化物漂浮在焊料表面,积累到一定程度,在泵的作用下,随焊料一起喷到印制电路板上,使焊点无光泽,造成渣孔和桥连等缺陷,所以要定时清理氧化物,一般每四小时一次;也可以在焊料中加入抗氧化剂,防止焊料氧化。