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選擇性波峰焊設備和工藝介紹

2015-03-17(4606)次瀏覽

雖然目前國內雖然只有少量幾家廠商配備了選擇性波峰焊設備。但是隨著波峰焊技術的成熟和國內EMS廠商生產產品檔次的提高，波峰焊設備還是很有前景的。目前來看，由于技術及制程的不完善，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容易出現的幾種缺陷進行分析，提出解決方法。

　　雖然目前國內雖然只有少量幾家廠商配備了選擇性波峰焊設備。但是隨著波峰焊技術的成熟和國內EMS廠商生產產品檔次的提高，波峰焊設備還是很有前景的。目前來看，由于技術及制程的不完善，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容易出現的幾種缺陷進行分析，提出解決方法。
　　選擇焊設備的組成及技術要點：
　　1.助焊劑噴涂系統
　　選擇性波峰焊采用選擇性助焊劑噴涂系統，即助焊劑噴頭根據事先編制好的程序指令運行到指定位置后，僅對線路板上需要焊接的區域進行助焊劑噴涂（可點噴和線噴），不同區域的噴涂量可根據程序進行調節。由于是選擇性噴涂，不僅助焊劑用量比波峰焊有很大的節省，同時也避免了對線路板上非焊接區域的污染。
　　因為是選擇性噴涂，所以對助焊劑噴頭控制的精度要求非常高（包括助焊劑噴頭的驅動方式），同時助焊劑噴頭也應具備自動校準功能。此外，助焊劑噴涂系統中，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.預熱模塊
　　首先，整板預熱是其中的關鍵。因為整板預熱可以有效地防止線路板的不同位置受熱不均而造成線路板的變形。其次，預熱的安全可控非常重要。預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，過高和過低的溫度對助焊劑的活化都是不利的。此外，線路板上的熱敏器件也要求預熱的溫度可控，不然熱敏器件將很有可能被損壞。
　　試驗表明，充分的預熱還可以縮短焊接時間和降低焊接溫度；而且這樣一來，焊盤與基板的剝離、對線路板的熱沖擊，以及熔銅的風險也降低了，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、機械/電磁泵、焊接噴嘴、氮氣保護裝置和傳動裝置等構成。由于機械/電磁泵的作用，錫缸中的焊料會從立的焊接噴嘴中不斷涌出，形成一個穩定的動態錫波；氮氣保護裝置可以有效防止由于錫渣產生而堵塞焊接噴嘴；而傳動裝置則保證了錫缸或線路板的精確移動以實現逐點焊接。
　　1.氮氣的使用。氮氣的使用可以將無鉛焊料的可焊性提高4倍，這對全面提高無鉛焊接的質量是非常關鍵的。
　　2.選擇焊與浸焊的根本區別。浸焊是將線路板浸在錫缸中依靠焊料的表面張力自然爬升完成焊接。對于大熱容量和多層線路板，浸焊是很難達到透錫要求的。選擇焊則不同，焊接噴嘴中沖出來的是動態的錫波，它的動態強度會直接影響到通孔內的垂直透錫度；特別是進行無鉛焊接時，因為其潤濕性差，更需要動態強勁的錫波。此外，流動強勁的波峰上不容易殘留氧化物，這對提高焊接質量也會有幫助。
　　3.焊接參數的設定。
　　針對不同的焊點，焊接模塊應能對焊接時間、波峰頭高度和焊接位置進行個性化設置，這將使操作工程師有足夠的空間來進行工藝調整，從而使每個焊點的焊接效果達到佳。有的選擇焊設備甚至還能通過控制焊點的形狀來達到防止橋連的效果。
　　4.線路板傳送系統
　　選擇焊對線路板傳送系統的關鍵要求是精度。為了達到精度要求，傳送系統應滿足以下兩點：
　　1.軌道材料防變形，穩定耐用；
　　2.在通過助焊劑噴涂模塊和焊接模塊的軌道上加裝定位裝置。選擇焊的低運行成本是其迅速受到制造廠商歡迎的重要原因。
　　選擇性波峰焊常見缺陷分析及解決方法：
　　橋接：橋接是選擇焊中一個比較常見的缺陷，元件引腳間距過近或者波峰不穩都有可能導致橋接，可能原因如下，焊接溫度設置過低，焊接時間過短，焊接完成后下降時間過快，助焊劑噴涂量過少。一般這種情況下要檢查波峰和確認焊接坐標是否正確，可以通過提高焊接溫度或預熱溫度，提高焊接時間，增加下降時間，提高助焊劑噴涂量的方法來改善。
　　溢錫：發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，爐溫設置是否過高導致PCB變形，其次要檢查元件引腳直徑和通孔直徑之間的配合。如果通孔過大而元件引腳過細就會導致溢錫的發生。可以降低溢錫部位的波峰高度或焊接高度，降低助焊劑噴涂量。
　　上錫高度達不到：對于二級以上產品來說這也是一個比較常見的缺陷，一般來講一些金屬材質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，當然一般上錫高度標準會有相應的放松。除此之外焊接溫度低，助焊劑噴涂量少，波峰高度低都會導致上錫高度不夠。提高預熱和焊接溫度，多噴涂些助焊劑等可以解決問題。
　　元件抬高：元件過輕或波峰抬高會導致波峰將元件頂上去，或者在插裝元件的時候元件沒有插到位，軌道速度過快或不穩導致元件歪斜抬高。可以制作夾具將原件壓住，由于夾具的吸熱可能需要提高預熱或焊接溫度。
　　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元件缺失時要注意焊接時是否焊接坐標設錯導致波峰帶到元件，波峰是否不穩焊接時碰到附近的料。這種情況可以修正坐標或者將通孔附近的料用白膠點上保護起來，并將情況反饋給DFM團隊。
　　焊點空洞：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：這是一個和橋接一樣發生頻率較高的缺陷種類，預熱和焊接溫度過低，焊接時間太短會導致拉尖的發生。
　　錫珠：有錫珠時要檢查助焊劑的質量或者板子表面是否沾上錫膏，助焊劑中含水在焊接時會炸裂導致錫珠。
　　元件引腳變細吃腳：可能是焊接溫度過高或焊接時間過長，也有可能是引腳間距太近，在焊接一個引腳時波峰帶到旁邊的引腳導致一些引腳被焊接了兩次。這種情況可以修改坐標參數盡量避免引腳焊兩次，引腳太近的可以一起焊接。
　　少錫：波峰溫度過低，波峰不穩，波峰高度或焊接高度太低，焊接坐標設置錯誤都會導致少錫。修正坐標，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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