波峰焊及波峰焊原理.doc

什么是波峰焊及波峰焊原理（时间:2006-12-26 共有 1455 人次浏览） 信息来源:电子生产设备网信息中心 什么是波峰焊: 焊接技术是SMT的核心，是决定表面贴装产品质量的关键。目前广泛采用并不断完善的主要有两种：波峰焊和再流焊。 最初在市场上出现的提供表面贴装元件密集间隙焊接的设备之一是双波峰焊系统。双波峰系统能产生两个波峰：湍流波和平滑(或层流)波，如图图所示。 波峰焊原理及波峰焊结构: 波峰焊錫機主要是由運輸帶，助焊劑添加區，預熱區，錫爐組成。 運輸代主要用途是將電路底板送入波峰焊錫機，沿途經助焊劑添加區，預熱區，錫爐等。 助焊劑添加區主要是由紅外綫感應器及噴嘴組成。紅外綫感應器作用是感應有沒有電路底板進入，如果有感應器便會量出電路底板的寬度。助焊劑的作用是在電路底板的焊接面上形成以保護膜。 預熱區提供足夠的溫度，以便形成良好的焊點。有紅外綫發熱可以使電路底板受熱均勻。 錫爐内有發熱綫，錫泵，MainWave及JetWave。 在双波峰系统中，波的湍流部分防止漏焊，它保证穿过电路板的焊料分布适当。焊料以较高速通过狭缝渗入，从而透人窄小间隙。喷射方向与电路板进行方向相同。单就湍流波本身并不能适当焊接元件，它给焊点上留下不平整和过剩的焊料，因此需要第二个波。 第二层流波或平滑波消除了由第一个湍流波产生的毛刺和焊桥。层流波实际上与传统的通孔插装组件使用的波一样。因此，当传统组件在一台机器上焊接时，就可以把湍流波关掉，用层流波对传统组件进行焊接。 现在市面上应用最普遍的双峰系统，其湍流波往复运动，焊料从喷嘴而不是从一个狭长的缝中喷射。运动着的喷嘴在防止漏焊方面比狭缝更有效，因为它不仅产生湍流，而且具有清洗作用。 其他资料: 波峰焊的工藝與波形 圖3-1顯示了波峰焊的焊接技術，焊料池中熔化的焊料向上噴射形成一個凸出的波形。焊接過程中，先在一塊插有元件的PCB(PCBA)上涂敷焊劑、經過預熱後再通過由熔化了的焊料所形成的波峰，從而使PCB接觸波峰頂部將元件和PCB焊盤的連接處焊接起來。 根據機器所使用不同幾何形狀的波峰，波峰焊系統可以劃分成許多種。 雙波峰焊接系統 圖3-3所示的是其中一種波峰焊系統(雙波峰焊接系統)，其中第一個波是一個湍流波，作用是防止虛焊。第二個波是一個平滑波，作用是幫助消除毛刺及焊橋。湍流波既可以通過讓熔化的焊料經過一個振盪器來形成，亦可以通過向焊料池中注入氮氣來形成。 自动锡渣清除技术-可提高波峰焊效率对波峰焊操作的总体要求包括处理过高温度、使用刺激性化学物品、严谨的维修和操作、以及锡渣的清除和处理。能否有效地解决这些操作中的问题，对于系统安装的性能及收益是至关重要的。锡渣是在熔化焊料表面遇到空气而形成的金属氧化物，并时刻干扰波峰焊接，通常必须在它形成威胁之前加以清除。对无铅焊料而言，比传统的锡铅焊料更容易产生氧化了的残余物，然而清除锡渣必然使生产中断、耗费更多的劳动力以及冒增加生产车间的不安全因素。 Electrovert 公司的工程师成功研制出一种自动锡渣清除设备，是该公司Vectra 和Electra 波峰焊系统的改进升级。波峰焊接的生产部经理Keith Howell解释说，这种产品所具备的挑战性在于开发了一种有效地锡渣清除和回收方法，并将这种方法与波峰焊生产融合为一体，不需要操作人员另加注意而自动发挥功用。 锡渣是一个问题在焊料锅上形成锡渣时，它会干扰波峰运作，并因此而降低焊料的焊接性能。理论上而言，由一个融合为一体的系统来进行连续的锡渣清理，能使生产过程稳定，并能有效地减小表面氧化层对波峰运作的影响，使焊接效果持续而有效。锡渣自动处理技术是一项重大而又复杂的工程问题，因为当热的焊料冷却后会顽固地粘附在喷嘴的表面，因此，一个与锡渣相接触的波峰焊机总是出现堵塞而无法正常地工作。据Keith Howell介绍，新的锡渣清除手段一一解决了这些挑战性的问题，这样机器操作人员不需要经常停下来清理和收集锡渣，因此不仅节省了劳动力开支，而且还减少了非生产性的停工时间。新的锡渣清除技术是在焊料锅处使用了特殊的喷嘴，把锡渣直接导入一个收集区，在那里有桨形撇沫器把锡渣从焊料锅里捞起。然后，一个独有的可加热的滚筒装置把锡渣压紧，并与那些已经处理过的，可再利用的焊料分离出来。回收的焊料被导入一个经热处理的焊料锅中，并加以储存，最后形成条状以便再利用。废弃材料暂时存储在一个容器内以备清除和再回收利用。在这一系统得以开发之前，操作人员不得不在波峰焊机之间来回地推动一个体积庞大、站立式的焊料渣回收器，并需要手工地把锡渣从锡锅中清除掉。 自动锡渣清除Keith Howell称，我们发现这种新型的锡渣清除器与先前的锡渣清除方法相比，具有减少焊料浪费的特点。测试表明在把锡渣从有用的焊料中分离出来这一方面，自动锡渣清除比人工处理锡渣的效率要高80。例如，清理锡渣过程中如果采用人工方法，将会撇去10 lbs的锡渣和混杂的焊料，而采用新的自动处理设备，只会产生2 lbs 的锡渣，并同时提取出8 lbs 的焊料。ELECTROVERT 在一个典型的波峰焊环境中发现，人工清除锡渣时，在每个班次中至少需要停工30分钟。而自动锡渣清除可以使波峰焊生产过程在整个班次中连续，从而大大地提高了生产效率，使生产量约增长6。把可再生产利用的焊料从残余锡渣中提取出来并加以回收，大大减少了焊料浪费。此外锡渣清除自动化还能提高生产车间的安全系数，这是因为操作人员不再需要按常规进行熔铸焊料和对锡渣的处理。这种新型的锡渣回收系统符合ISO-14000环境管理标准的要求，并与最新的无铅焊料相兼容，故可以很快地被推广到各种波峰焊系统中去。波峰焊注意事项与锡渣问题 -（时间:2006-10-16 共有 685 人次浏览） 信息来源:服务网 波峰焊时焊锡处于熔化状态，其表面的氧化及其与其它金属元素（主要是Cu）作用生成一些残渣都是不可避免的，但是合理正确地使用波峰焊设备和及时地清理对于减少锡渣也是至关重要的。一、 严格控制炉温对于Sn63-Pb37锡条而言，其正常使用温度为240-250oC。使用方要经常用温度计测量炉内温度并评估炉温的均匀性，即炉内四个角落与炉中央的温度是否一致，我们建议偏差应该控制在5 oC之内。需要指出的是，不能单看波峰炉上仪表的显示温度，因为事实上仪表的显示温度与实际炉温通常会存在偏差。这一偏差与设备制造商及设备使用时间均有关系。二、 波峰高度的控制波峰高度的控制不仅对于焊接质量非常重要，对于减少锡渣也有帮助。首先，波峰不宜过高，一般不应超过印刷电路板厚度方向的1/3，也就是说波峰顶端要超过印刷电路板焊接面，但是不能超过元器件面。同时波峰高度的稳定性也非常重要，这主要取决于设备制造商。从原理上讲，波峰越高，与空气接触的焊锡表面就越大，氧化也就越严重，锡渣就越多。另一方面，如果波峰不稳，液态焊锡从峰顶回落时就容易将空气带入熔融焊锡内部，加速焊锡的氧化。三、 清理 经常性地清理锡炉表面是必须的。否则，从峰顶上回落的焊锡落在锡渣表面上，由于缺乏良好的传热而进入半凝固状态，如此恶行循环也会导致锡渣过多。四、 锡条的添加 在每天/每次开机之前，都应该检查一下炉面高度。先不要开波峰，而是加入锡条使锡炉里的焊锡达到最满状态。然后开启加热装置使锡条熔化。由于，锡条的熔化会吸收热量，此时的炉内温度很不均匀，应该等到锡条完全熔解、炉内温度达到均匀状态之后才能开波峰。适时补充锡条，有助于减小焊接面与焊锡面之间的高度差，即减小焊锡波峰与空气的接触面积，也能减小锡渣的产生。五、 豆腐渣状Sn-Cu化合物的清理 在波峰焊过程中，印刷电路板表面的敷铜以及电子元器件引脚上的铜都会不断地向熔融焊锡中溶解。而Cu与Sn之间会形成Cu6Sn5金属间化合物，该化合物的熔点在500oC以上，因此它以固态形式存在。同时，由于该化合物的密度为8.28g/cm3，而Sn63-Pb37焊锡的密度为8.80g/cm3，因此该化合物一般会呈现豆腐渣状浮于液态焊锡表面。当然，也有一部分化合物会由于波峰的带动作用进入焊锡内部。因此，排铜的工作就非常重要。其方法如下：停止波峰，锡炉的加热装置正常动作，首先将锡炉表面的各种残渣清理干净，露出水银状的镜面状态。然后将锡炉温度降低至190-200oC（此时焊锡仍处于液态），而后用铁勺等工具搅动焊锡1-2分钟（帮助焊锡内部的Cu-Sn化合物上浮），然后静置3-5个小时。由于Cu-Sn化合物的密度较小，静置过后Cu-Sn化合物会自然浮于焊锡表面，此时用铁勺等工具即可将表面的Cu-Sn化合物清理干净。 上述方法可以排除一部分的铜。但是如果焊锡中含铜量太高，就要