广晟德全自动波峰焊培训教材

广晟德全自动波峰焊培训教材

晟

德

全

自

动

波

峰

焊

培

训

教

材

目录

一、波峰焊机的基本构成

二、波峰焊机各部分的构成、功能及故障处理

2.1、运输系统

2.1-1运输的设置

2.1-2操作注意事项

2.1-3常见故障处理

2.2、喷雾系统

2.2-1、喷雾的设置

2.2-2、操作注意事项

2.2-3、常见故障处理

2.3、预热系统

2.3-1、预热的设置

2.3-2、操作注意事项

2.3-3、常见故障处理

2.4、焊接系统

2.4-1、锡炉的设置

2.4-2、操作注意事项

2.4-3、常见故障处理

2.5、冷却系统

2.5-1、冷却的设置

2.5-2、操作注意事项

2.5-3、常见故障处理

2.6、电器操纵系统

2.6-1、电控的设置

2.6-2、操作注意事项

2.6-3.常见故障处理

三、设备保养明细表

四、无铅波峰焊设备与工艺

4.1、无铅波峰焊工艺的变化

4.1-1、无铅钎料熔点的变化

4.1-2、无铅钎料润湿性的变化

4.2、无铅波峰焊设备特点

4.2-1高的焊接温度

4.2-2预热时间延长

4.2-3喷雾式助焊剂涂覆方式

4.2-4锡炉材料的选择

4.2-5更多氧化硝

4.2-6使用双波峰系统

4.2-7焊锡成分的准确性

4.2-8钎料的铜污染

4.2-9钎料的铁污染

4.2-10氮气保护

4.3无铅波峰焊工艺设定

4.3-1焊接温度

4.3-2波峰高度

4.3-3浸锡时间

4.3-4冷却系统

4.3-5传输系统

4.3-6助焊剂更换

4.4锡槽不纯物去除工艺

前S

设备性能的充分发挥很大程度在于日常工

作中的保护保养，制订规范的保护保养制度，加

强操作人员的技能培训I,是设备正常运行的有力

障碍。本教材是在随机说明书的基础上结合有关

故障的处理方法及焊接工艺编制而成，旨在为设

备的日常使用提供一个参考，起到提纲挈领的作

用，该文尽量做到简明扼要，通俗易懂。文中有

不尽完善及文字错误的地方，敬请批判指正。

编者

一、设备的基本构成

波峰焊机由运输系统、助焊剂涂覆系统、预热系统、焊接系统、冷却系统、

电气操纵系统等几大块构成，如图1-1、1-2：图1-1

图1-2

二、波峰焊机各部分的构成、功能及故障处理

2.1运输系统：是夹持PCB板以一定的速度与倾角通过波峰焊接的各工艺区的整

体，即通常所说的运输链爪，由运输导轨、同步传动装置、链爪、角度升降丝杆

等构成。如图2.1-1、2.1-2、2.1-3、

图2.1-1图2.2-2

图2.3-3

2.1-1运输系统的设置

A：因焊接浸渍时间通常为3-5秒，时间过长会引起桥连与热冲击过大，会产生过

热而损坏元器件及PCB板（PCB板变形、起泡），低于3秒则因热量不足，导致

焊接性能劣化并形成虚焊、拉尖、桥连等缺陷。因此传输速度范围通常操纵在

1.2-1.4m/min,导轨角度通常操纵在5-7度之间。轨道宽窄要比PCB板宽0.5mm

B：导轨角度调整

按图2.1-5所示调整手轮来改变导轨倾斜角度，通常情况下以导轨与水平面形成

5°夹角为宜（图2.1-6）上的角度仪会显示当前角度）。在实际生产过程中可根

据PCB板的设计与焊锡等要求，将该角度调至所要求的合适角度，如图2.1-6：

可左右移动

接驳传动齿轮

图2.1-6

2.1-2操作注意事项

2.1-2-K入口接驳链条（图2.1-2）应与运输链条保持在同一直线，高度应一致。

该部份可通过联接处的前、后、上、下移动来调整（图2.1-7）2.1-2-2,运输导轨

在调节宽窄时要关闭运输，调节时用力要匀称，否则可能会引起导轨宽窄不一、

调不动等故障。日常使用中应保持调节丝杆、光圆的清洁（图2.1-1）及定时加注

黄油，以防卡死。

1-1、常见故障处理

案例1:

故障现象：运输链条不能转动

分析：1.调速器接触不良或者损坏

2.D/A接口板接触不良或者损坏

3.运输电机损坏或者电源线接头处接触不良、速度无法检测（2.1-11）到

4.紧急开关处于按下状态

处理：1.检查调速器接线或者更换调速器

2.检查D/A接口板（图2.1-10）接线或者更换之

3.更换电机或者检查电源接驳线及检查测速传感器是否工作

4.顺时针将紧急开关旋出

案例2：

故障现象：运输链条时走时停出现抖动现象

原因：1.运输链条润滑不够

2.运输马达上的限力器松动或者有油污引起打滑

3.换向传动齿轮（图2.1-3）磨损，走动时啮合不好

4.链条过松或者过紧

处理：1.在运输链上加注润滑油

2.拆开运输马达的保护罩用专用扳手紧固限力器

3.更换损坏齿轮

4.调整链条的松紧度

案例3：

故障现象：导轨调节宽、窄困难

分析：1.调节长轴（图2.1-8）松脱，引起调节不一致步

2.丝杆与螺母套磨损，配合不好

3.传动六方轴（图2.1-9）变形，阻力过大

处理：1松开调节长轴，将每组丝杆（图2.1-8）调成一致后再装上调

节长轴，使其同步

2.更换螺母套

3.更换六方轴（图2.1-9）

2.2、喷雾系统：其要紧作用是往PCB板上涂覆助焊剂，它由气压调

节阀、松香喷嘴、喷嘴移动装置、入板检测电眼等构成，如图2.2-2、2.2-3:

图221

图222图2.2-3

2.2-1v喷雾系统的设置

A：助焊剂的要紧作用

1）、除去PCB板焊盘及元件脚上的氧化物，保持被焊接表面的洁净

2）、对表面张力的平衡施加影响，减少接触角，促进钎料漫流

a：防止加热时再度氧化

b：降低钎料时的表面张力

c：传热：通常被焊接的部份都存在很多间隙，在焊接过程中，这些间隙中的空气

会起到隔热的作用，从而导致传热不良，假如这些间隙被助焊剂填充满，则能够

加速热量的传递，迅速达到热平衡

B:喷雾效果调节：

1、确认各调节阀组件是否拧紧，喷嘴的空气帽是否拧紧，方向是

否正确

2、将流体调节螺母拧在一半位置，确认各气流管连接是否正确

3、将流量调节阀、气压调节阀全部关闭，在连喷状态下单独开启

每个调节阀，确认是否连接正确

4、调整方法：

A、首先开启流量调节阀，使松香喷出的高度在PCB板面上方少许

B、根据PCB板的大小及雾化效果，适当调节气压调节阀，使之喷出

的助焊剂雾化的同时不致有助焊剂滴落

D、如流量调节阀开到最大，感受助焊剂量还不够，可适当将流体调

节螺母旋松少许

2.2-2、操作注意事项

A、松香喷头（图2.2-6）的保养

1、每班次用毛刷沾上酒精水，刷洗外表面

2、将空气帽拧下，将空气帽浸泡于酒精水中两分钟。用刷子刷洗

干净，使之空气帽上的小孔保持通畅，然后用风枪吹干

3、将空气帽拧下后，露出的流体喷咀外表，用刷子洗去残余的助焊剂，并用风枪

吹干后，将空气帽装回原位，并确认拧紧，方向正确

4、将流体调节螺母拧下，小心弹簧飞出，并将弹簧及针阀取出，清洗干净，吹干

后，在顶针及密封圈上涂上少许润滑油脂，然后将腔体清洗干净，在内壁涂上少

许黄油，将针阀及弹簧装回原位，并将调节螺母拧至适当位置。操作时注意不要

使顶针变形

1、不能将整个喷嘴长时间浸泡于酒精或者其它有机溶剂中以防腐蚀

2、顶针拆装时，应轻拿轻放，以防变形

3、确认空气帽是否拧紧，否则会影响喷雾效果

4、平常调助焊剂的喷射量时应调节流量调节阀，而不是调节流体调节螺母

5、经常保持喷枪气缸腔体的润滑，以便顶针活塞在腔内能自由上下活动

6、每班次将松香过滤网（图2.2-3、2.2-4）浸于洗爪液或者天那水等有机溶剂中

30分钟左右，洗掉上面粘附的松香

图2.2-6

223、常见故障处理

液位电眼

EE—SPX613

气动泵

PB1011

松香过滤网

调节螺母针阀腔体空气帽

案例1：

故障现象：松香喷嘴喷不出助焊剂

分析：1气压不足而打不开喷嘴针阀（图2.2-6）

2.气管接错

3.松香喷头堵塞

4.操纵气阀损坏

处理2.2-3、常见故障处理

液位电眼

EE—SPX613

气动泵

PB10U

松香过滤网

调节螺母针阀腔体空气帽

案例1：

故障现象：松香喷嘴喷不出助焊剂

分析：1气压不足而打不开喷嘴针阀（图2.2-6）

2.气管接错

3.松香喷头堵塞

4.操纵气阀损坏

处理；1.确定气压在5-7Ba

2.检查气管是否与相应接口对应

3.折下喷头清洁，在喷嘴针阀上涂抹黄油增加润滑性

4.更换气阀

案例2：

故障现象：喷雾系统异响，并出现不规则晃动

原因：1.直行轴承损坏，导向光圆（图2.2-1）刮花

2.移动机构紧固螺丝松动

3.步进电机电源线联接处松动

处理：1.更换轴承、光圆

2.检查移动机构,紧固松动部位

3.检查线路

案例3：

故障现象：自动加松香系统无法自动加松香

分析：1.松香气动泵（图2.2-5）没有工作

2.松香液位感应电眼（型号：EE-SPX613）感应不良

3.机器长期未使，至使松香泵堵塞

处理：1.检查适配板（SE-CS-V01图2.3-3）上的220YC端有无电

压输出

2.调整液位电眼位置或者更换电眼

3.清洁松香泵或者更换气动泵

案例4：

故障现象：喷雾系统的步进马达经常不能正常往返运动

分析：1.驱动器发热引起步进马达不动作

2.驱动器损坏

3.线路接触不良

处理：1.在驱动器旁加装冷却风扇加强散热

2.更换损坏的驱动器

3.检查线路

案例5:

故障现象：喷雾不准确，有的时候松香提早喷，有的时候连续后喷

分析：1.PCB板参数(02.2-5)设置不正确

2.运输速度不稳固

处理：1.检查PCB板参数(按PCB板实际尺寸设置)确定其参数正确

2.观察链条速度运行是否稳固，调整测速电眼位置，使检测的速

度显示平稳

2.3、预热系统：预热的目的是避免在波峰焊接时TCB板急剧受热，并使助焊剂中

含有的有机溶剂挥发，激活助焊剂中的活性成份，它由发热管、反射罩、高温玻

璃、测温针等构成。如图2.3-1：

2.3-1、预热的要紧作用

1)将助焊剂预热到活化温度，使其的酸性活化剂进行化学分解，与基体金属表面

氧化物互相作用，净化被焊接表面

A、被焊元器件温度逐步增加，将波峰焊接过程中对PCB板及元件产生的有害热冲

击降低到最低程度，缓与了热应力，并减少PCB板的变形情况

B、去除助焊剂中过多溶剂，在钎料波峰处时，减少焊接时出现喷溅现象与产生的

气体而出现焊接空洞现象

C、提高了PCB板上元器件焊前温度，能够缩短元件加热到润湿温度所需时间，

减弱焊缝中填充钎料与基体金属之间发生的过量冶金现象

2.3-2、预热区的设置

预热温度的选择：无铅波峰焊预热区温度爬升斜率通常小于2度/秒，温度通常为

110-150(160)度，可根据板面元器件分布密集程度及板的耐温性能综合设定

2.3-3、常见故障处理

案例1：

故障现象：预热区温度升不到设置温度

分析：1.发热管损坏

2.热电偶接头接触不良

3.固态继电器（图2.3-2）开路

4.排气量过大或者室内风影响

5.适配板（图2.3-3）上光电藕合元件故障

6.温度设置不当

处理：1.断开电源，检查发热管的静态电阻，看是否损坏

2.紧固或者更换热电偶

3.更换固态继电器

4.调节排气板排除室内风影响

5.更换光电藕合器

案例2：

故障现象：预热区温度超出设置温度太多

分析：1.温度设置不当

2.温度上限报警值设置不当

3.温度操纵器失控

4.热电偶开路

5.固态继电器击穿

6.光电藕合器件击穿

处理：1.重新设置温度

2.重新设定温度上限报警值

3.检查或者更换温度操纵器

4.检查或者更换热电偶

5.更换固态继电器

6.更换光电藕合器

案例3：

故障现象：在生产过程中预热突然停止加热

原因：1.固态继电器烧坏引起无法操纵加热

2.D/A卡烧坏，无信号输出

3.电源线接确不良

4.发热管烧坏

处理：1.更换固态继电器

2.更换D/A卡

3.检查线路

4.更换发热管

2.4、焊羹素统：产生焊接工艺所要求的特定的钎料波峰，完成波峰焊接过程，由

波峰喷口、盛锡容器、驱动马达等构成，如图241、2.4-2、2.4-5:

图2.4-1图2.4-2

图2.4-3图2.4-4

2.4-1、锡炉的要紧作用

焊点加热过程中要紧影响因素是热源的温度，被焊零件的热容量

与热传导，即被焊零件对焊点的散热效果，加热与熔化的钎料与保

证良好润湿所务必的热量

242、锡炉的设置

钎接温度的优化范围的确定：

焊点最佳接合温度=钎料的融点+（40-50）度

波峰高度的设置：通过变频器面板（图2.4-3）输入频率，以改变马

达的转速，从而改变波峰高度，参数设定表如下：

AppendiceA-ConveterSetupProcedures

ATV31H037M2A（Schneider）

Attention:PleasemakesureallCODEsareinputcorrectlybefore

operating,otherwiseaccidentswillbeoccurred.

ButtonsBasicFunction：

Io《RUN》：manullystartinveter2O《FWD/REV》：chagnerotationaldirection3。

《ESC》：exitmenu4.《▲▼》：adjustvalue5O(ENT)enter6O《STOP/RESET》：

stop/reset

Wavemotorssettingvalue

CodeParatmeterRangeSettingValueRemark

I/O-TCCControlmode2C

CTL-LACAccessLevelL3

CTL-FR1SettingPirorityLCC

CTL-CHCFMixModeSEP

二次波峰喷口（图2.4-2）的调整：调整二次波峰喷口上的调整螺丝能够使喷口整

体抬高或者降低，调整喷口前后调节板，能够改变喷口前、后方向上的锡的流量,

波峰形状，喷口上波峰宽度调节板能够改变波峰宽、窄，从而改变焊接时的接触

面，改善焊接效果

243、常见故障处理

案例1：

故障现象：工控机界面显示有信号输出但波峰马达不工作

分析：1.电控箱内的适配板（SE-CS-V01图2.3-3）上的230YB（喷流马达）、230YC

（波峰马达）是否有电压输出

2.变频器损坏

3.波峰马达（图2.4-1）机械卡死

4.线路接触不好

处理：1.更换适配板上损坏的元件

2.更换变频器

3.调整传动机械部份加注润滑油

4.检查线路

案例2：

故障现象：锡炉液位低报警

分析：1.锡条添加不够

2.锡炉液位检测开关（244）位置安装不合理

3.检锡炉液位的开关坏

4.外部线路问题

处理：1.添加锡条

2.调整锡炉液位检测开关位置

3.更换液位检测开关

4.检查外部线路

案例3：

故障现象：锡炉不能加热

分析：1.操纵电源的交流接触器因工作电流过大（接线松动引起电流过大）烧坏

引起

2.无外部电源输入

3适配板烧坏（SE-CS-V01）（图2.3-3）

处理：1.更换交流接触器

2.检查外部电源

3.更换适配板

案例4：

故障现象：锡炉升温很慢

分析：1.加热电源接触器（图2.3-2）烧坏引起供电不正常2.U型发热管烧坏引起

功率不足

3.下层加热可控硅（图2.3-2）保护无输出或者损坏处理：1.用万用表测量接触器

是正常及输出电压是否平衡

2.断开电源后用万用表测量锡炉发热管之间的电阻，找出烧坏的发热管更换

3.重启机器或者更换可控硅

案例5:

故障现象:操作界面显示波峰马达故障，查看变频器显示（图2.4-3）为OCF（故障

代码）报警

分析：1.变频中SET-菜单与DRC-菜单中的参数不正确

2.变频器本体内部元件损坏

3.马达烧坏

方法：1.按说明书上所附的变频器故障表检查参数是否设置错误

2.更换变频

3.检查波峰马达阻值，更换马达

注：对波峰马达故障，首先查看变频器面板显示的故障代码，然后参照变频器说

明书的101-103页所标明的故障一原因一解决方

案进行处理

2.5、冷却系统：由于热能的影响，即使在波峰焊接完成后，PCB上的余热还将使

PCB的温度继续上升，这样一来，就会影响元器件性能，降低PCB板铜箔的粘

接强度。该部份由冷却风机、风量调节阀、风罩等构成。

2.5-1V冷却的设置

无铅波峰冷却速率业界通常要求为4-12度/秒，理论上冷却要紧影响焊点的晶粒

度，IMC形态与厚度及低熔共晶的偏析，防止剥离现象产生，目前没有有关研究

指出实际生产中设备冷却速率的影响及最佳的冷却斜率推荐，但降低组件焊后温

度方便拿是最明显的作用

2.5-2、操作注意事项

防止将风向直接吹向锡炉而影响炉温

2.5-3、常见故障处理

案例1：

故障现象：开启冷风机，风机工作一会就出现过流报警

分析：1.冷却风机启动电容损坏，启动电流过大而出现过流报警

2.冷却风机绕组烧坏

处理：1.更换启动电容

2.检查电机阻值，更换电机

案例2：

故障现象：开启冷却风机后有异响

风量调节阀

冷却风罩

分析：1.元器件掉进风轮

2.风轮损坏或者松动

处理：1.清理元器件

2整固风轮或者事换风相

2.6、电气雇纵系统;它是对系统各部件的工作进行协调与管理，是系统的中枢神

经。由工控机、显示器、有关的操纵元器件及有关线路等构成。如图2.6-1、

如图1

2.6-1、电控系统的设置

A：1、TR610（如下图）电子时间制设置:

1.复位按钮（RES）

为清除所有的程式经历与在存储器中经历并显示现在的时间。

当按下RES按钮，显示dat1,按4次C1键显示NO,按Prog键显示一一：——

£。同时按2键与3键d,输入当前周时•，同时按2键与9键h,输入当前小时同

时按2键与10键m,输入当前分钟，按Prog键返回到当前时间显示状态。假如

h,m保持按下2s以上，则为快速循环变化。

2.冬令时/夏令时切换同时按d+h输入+1h（夏令时），同时按d+m输入-h（冬

令时）。

3.选择一周自动开机时间按Prog键显示一一：一一£，按d键输入自动开机

周时，再按Prog键经历，再按d键输入下一个自动开机周时一，并按Prog键经历。

假如选择某天不自动开机，可连续按d键跳过，按h键输入自动开机小时数，按

m键输入自动开机分钟数，设定好之后按Prog键存储。

4.选择一周自动关机时间按C1键显示一一：一一C,按d键输入自动开机周

时，再按Prog键经历，再按d键输入下一个自动关机周时，并按Prog键经历假

如选择某天不自动关机，可连续按d键跳过，按h键输入自动关机小时数，按m键

输入自动关机分钟数，设定好之后按Prog键存储。

设定好自动关机时间之后按键2返回当前时间显示。

5.某天自动开关机时间设定按Prog键显示一一：一一£，按h键输入自动开

机小时数，按m键输入自动开机分钟数，设定好之后按Prog键存储；按C1键显

示一一：一一C,按h键输入自动开机小时数，按m键输入自动开机分钟数，设

定好之后按Prog键存储。同理设定下一次自动开关机时间。连续按Prog键检查

自动开关机时间的设定。

6.当前显示的开关机时间清除按Prog键调出自动开关机时间，同时按h+m键

清除，再按键2返回。

7.清除所有的开关机时间：同时按d+h+m键清除。

8.手动开关机操作：按12键选择手动开关机。

9.常久开/关设定：同时按m+12键选择常久开，再同时按一次选择常久关，

再同时按一次选择自动开关。

2、TR610时间制（新款）的设定：

（1）、设置时间:按RES键清除时间制中的程序，按+/-键选ENGLISH后按OK键

确定。然后按+/-调校YEAR（年份），调校后按0K键。之后按同样方法调MONTH（月

份），DAY（日期）,HOUR（时）与MINUTE（分）。

（2）、设定时开关:按MENU键（目录），显示为PROGRAM（程序），按0K键。按

+/-键选择NEWPROG（新程序），按0K键。选TIMEON（开机时间）或者TIME

OFF（机时间）后按OK键，然后调校HOUR（时）与MINUTER）,之后选择

MONDA丫（星期一），TUESDAY（星期二），WEDNESDA丫（星期三）,THURSDAY（星

期四），FRIDAY（星期五），SATURDAY（星期六）或者SUNDAY（星期日），按0K键。

然后可选STORE（储存）或者COPY（拷贝），若选STORE后可按MENU键返回，若

选COPY后可按+/-键选ADD（增加）或者DELETE（取消）星期一至星期日的时间

制，按0K键确定。举例：ADDM0是增加星期一，DELETM0是取消星期一。

然后选择STORE（储存），按0K键。

B、软件操作及各菜单功能介绍（全面操作见SAC-3JA用户手册）

1.开机

首先打开机器的总电源（如需设置为自动开关机器的操纵线路的电源，则需

要设置电控箱中的时间定时器（图23））将机器面板上的POWER开关转换至

ON档打开工控机的电源开关，主机启动后将•自动进入波峰焊的操纵软件界面（图

30）,自动进入锡炉加热状态点击工具栏中的解锁按钮（如设置了密码则输入密

码）点击确定键即可解锁点击工具栏参数SV或者菜单中的参数设置中的机器参

数设置即可设置预热、锡炉温度，各马达的转速，运输速度点击工具栏中PCB

按钮或者菜中参数设置中的PCB参数设置即可根据PCB板实际尺寸、喷雾参数及

波峰的起停时间，从而减少助焊剂的消焊锡的氧化量点击具栏中上下限按钮或者

菜单中超温报警设置，可设置各加热区的报警范围，以上参数设置好后且锡炉温

度达到设置值时即可进入正式投产。如今点击工具栏中的储存按钮即可储存当前

设置的参数，以便今后生产同一机种时调用，而不必再从新设定有关参数。

2.软件中其它功能键（图2.6-1）的含义

菜单中的参数设置：此健需在关闭操纵面板上所有功能键后才能显示，该菜中的

锡炉化锡临界温度的设置，能够优化锡炉的熔锡时间，此参数根据所使用的锡条

的熔点来确定，调整后通常不再修改参数上锁：保护参数不被非授权人修改参数

解锁：输入指定密码后即可进行有关参数的设置测曲线：使用本机上自带的三个

测温插孔配合PCB板可测得PCB板在焊接过程中的实际温度、焊接时间等有关工

艺参数，为修正参数提供根据。复位：当出现报警后，排除了硬件故障后，点击

此按钮即可恢复生产

参数PV：实时显示各加热区的实际温度

语言选择：可进行中、英文界面选择

定时器设置：通过设置每天开、关机时间来达到自动开、关机器，此功能需在自

动模式下设置储存。每周可设置七天，每天五个时间段。查看菜单下的加热状态

图：能够观察到各加热区的操纵输出量的曲线图测功能：在无信号输入的状态下

能够手动测试各输出信号是否正常打印：打印温度曲线归零：当意处情况导致伺

服喷雾系统故障时或者第一次使用喷雾系统时，能够通过本工具按钮把伺服喷雾

系

2.6-2、注意事项

保持电箱内的清洁，防鼠、防水，以防发生短路情况

2.6-3、常见故障处理

案例1：

故障现象：工控机自检后重启，无法进入WIN98系统

分析：1.CPU周围的滤波电容损坏，引起供电不稳

2.WIN98系统损坏

处理：1.更换损坏电容或者主板

2.重装WIN98恢复系统（在确定系统损坏的情况下先不要格式化硬盘，由于各软

件在D盘中有备份，能够从D盘恢复）

案例2：

故障现象：光标乱跑，不受操纵

分析：1.鼠标本身损坏

2.鼠标线松动

3.鼠标线屏蔽不好，线路干扰

处理：1.检查线路,排除松动情况

2.更换鼠标

3.将鼠标延长线更换为屏蔽线

附：保养点检明细及检修周期

部份内容办法频度点检处置结果

传动链条保养情况目视一周加高温油记录

运输系统

弹簧链爪弹簧目视开机能否弹起

接驳齿轮箱目视三月加高温油记录

传动速度确认开机量尺寸关测

传动稳固性目视运行时调张紧链轮

比重计测

比重一小时松香O.83g/cm3记录

量

气源确认开机固定5Bar

助焊剂系

松香液纯度测量确认15天更换记录

空气过滤器动作一月清洁内芯记录

排风锡波管动作一月清洁记录

喷雾过滤网动作每班清洗记录

喷嘴一天清洗记录

喷雾系统

直线轴承动作六月清洁瞬承。力W闰滑油记录

抽风机目视三月清洁记录

高温玻璃板目视一天清理污渍

预热

设定温度确认一小时与指示温度相调整

喷口整流网动作10天清理氧化物记录

固定座、瞪豳承座动作一月加高温油记录

锡炉氧化物与残留助^剂动作二小时清理氧化物记录

焊锡成份仪器测量1月记录

升降、移动轴承座目视三月加黄油记录

洗爪毛刷目视三月每年更换

冷却抽风机动作三月清洁

四、无铅波峰焊设备与工艺

波峰焊的焊接机理是将熔融的液态钎料，借助动力泵的作用，在钎料槽液面形成

特定形状的钎料波，插装了元器件PCB置于传送带上，通过某一些特定的角度与

一定的浸入深度穿过钎料波峰而实现焊点焊接的过程。当PCB进入波峰面前段

时，基板与引脚被加热，并在未离开波峰焊前整个PCB浸在钎料中，即被钎料所

包围，但是在离开波峰尾端的瞬时，少量的钎料由于润湿力的作用，粘附在焊盘

上，并由于表面张力的原因，会以引线为中心收缩至最小状态，如今钎料与焊盘

之间的润湿力大于两焊盘之间的钎料的内聚力，因此会形成完美的焊点，离开波

峰尾部的多余钎料由于重力的原因回落到锡锅中。

4.1无铅波峰焊工艺的变化

4.1.1无铅钎料熔点的变化

近几年来有关无铅料的研究工作进展很快。国内外已有的研究成果说明最有可能

代替SnPb钎料的无毒合金是Sn基合金，要紧以Sn基为主添加Ag、Zn、Cu>Sb、

Bi、In等金属元素，通过钎料合金化来改善合金性能提高可焊性。相关于传统的

SnPb钎料而言，目前常用SnCu、SnAg、SnAgCu等钎料的熔点都有所升高，高出

40℃左右，这就决定了无铅波峰焊过程需要更高的工作温度，如图3-1所示。

asi.熔点

SnCu227C

SnAg2210c

SnAgCu217℃

SnA^CuSb217X

SnPb183C

4今

asz焊接温度

SnCu270-280C

SnAg265-275C

SnAgCu260-27OC

SnAgCuSb26OC

SnPb25OC

15044

aso.密度

SnCu729

SnAg744

SnAgCu738

SnAgCuSb724

SnPb880

图3-1无铅钎料熔点与传统SnPb钎料熔点及焊接温度比较P由于焊接温度的提

高，相应预热温度也要升高，这就决定了在预热速率不变情况下，预热区需要加

长，如图3-2所示。

图3-2无铅钎料工艺曲线与传统SnPb钎料工艺曲线比较

4.1.2无铅钎料润湿性的变化

相对传统锡铅钎料而言，无铅钎料不仅熔点升高，润湿性也大大下降，如图3-3所

示。这样就对助焊剂提出了更高的要求，需要助焊剂有更高的活性的同时;还要

不含VOC等有害物质。

图3-3无铅钎料与63Sn-37Pb钎料润湿角的比较目前广泛使用水溶性或者是免

清洗助焊剂。免清洗助焊剂最大特点是省去清洗工序，减少清洗设备、材料、能

源与废物处理等方面的费用，但需考虑其相容性方面的因素，即各助焊剂之间与

免清洗助焊剂与现行工艺之间的相容性问题。向免清洗助焊剂转换的关键问题：

1）润湿能力。免清洗助焊剂腐蚀性的降低可能导致促进钎料润湿能了的降低；2）

涂覆工艺。免清洗助焊剂多为低级醇类物质，而这类物质难以发泡同时易燃，只

能用于喷雾涂覆；3）预热工艺。免清洗助焊剂防止再氧化能力是非常有限的，因

此，预热温度过高将对助焊剂的使用极为不利，过低又会使得挥发性物质在焊接

过程中才会完全逸出，在焊点中产生气孔现象。同时由于助焊剂中的固相成分相

对减少，改变了熔融钎料的表面张力，从而改变了钎料波峰出口区的几何参数，

需要对传送带速度、倾角与波峰高度等参数重新进行优化组合。

4.2无铅波峰焊设备特点

波峰焊机理很简单，也很好懂得，但是要在生产中获得良好的焊点，就要严

格操纵各工艺参数，其中任何一个参数设置不当都会产生焊接不良。目前无铅钎

料的使用，给波峰焊工艺与设备带来新的特点。

4.2-1高的焊接温度

要紧无铅钎料SnO.7Cu熔点（227℃）较传统SnPb（183℃）高44℃,设备的可

加热最高温度也应相应提高至少44℃,因此设备材料及结构设计务必具有良好的

耐热性，在高温下不变形。另外无铅波峰焊的焊接温度较高（通常设定为260C）,

为减少印刷电路板组装件与波峰接触时的热冲击，需要增加预热时间。最好的解

决方法是增加设备的预热区长度，其长度由产量与传送速度来决定。无铅化后预

热区的长度由往常的90〜100cm变为120〜150cm,增加了预热时间。关于加热方

式来说，基本使用热辐射方式进行预热，最常用的波峰焊预热方法由强制热风对

流，电热板对流、电热棒加热与红外线加热等。

4.2-2预热时间延长

预热阶段要紧是蒸发多余溶剂与PCB制造过程中夹带的水分，增加粘性并起

到活化助焊剂的作用。假如粘度太低，助焊剂会被熔融钎料过早的排挤出，造成

表面润湿不良。

预热阶段干燥助焊剂也可加强其表面活性，加快焊接过程。同时基板与元器

件在预热阶段加热到100C以上，能够降低热冲击，较少基板翘曲的可能。另外预

热阶段能够加快PCB板及元器件上挥发物质的蒸发，避免在波峰上引起焊锡飞溅

与PCB上的锡球。不足的预热时间与温度会造成焊后残留，或者活性不足，造成

润湿性差。预热低可能导致焊接时水蒸气、液体助焊剂等气体排放造成钎料球，

这种情况在低挥发性有机化合物（VOC）的水基助焊剂上特别明显。过高则会导

致助焊剂在到达波峰之前就已经失去作用，导致焊锡表面张力增大，造成桥连或

者冰柱。

表3-1为免清洗助焊剂与水溶性助焊剂的工艺参数，从这些数据能够计算出预热

区的长度。关于不一致的助焊剂的活性参数要求，需要的预热区长度可能有所变

化，但差别不是很大。

表3-1免清洗与水溶性助焊剂的工艺参数

活性参数No-cleanWatersoluble

涂覆量(ug/in2)Foam:1000-1500Spray:>1200

Spray:450-800

PCB顶部预热温度100-120℃104-113℃

PCB底部预热温度高于顶部35。。高于顶部22。。

温度梯度最大2e/s最大2c/s

传输角5-8°5-8°

传输速度（m/min）1.0-1.81.0-1.8

接触时间（s）1.5-3.51.5-4

钎料槽温度（℃）235-260255-265

4.2-3喷雾式助焊剂涂覆方式

常用助焊剂用CFC等清洗剂清洗，其中含有的ODS（臭氧耗竭物质）破坏生

态环境，严重威胁人类安全。免清洗助焊剂与水溶性助焊剂解决了不使用CFC类

清洗剂减少环境污染方面与解决因细间隙、高密度元器件组装带来的清洗困难问

题，它们的使用已同无铅钎料一样，成为一种必定趋势。表3-2所示为三种不一

致助焊剂的物理参数的比较，分别代表传统的松香基助焊剂、免清洗助焊剂与水

溶性助焊剂。

表3-2不同助焊剂的物理参数

物理参数Flux1(Rosm)Flux2(No-clean)Flux3(WS)

树脂松香：脂肪酸：1-5%二羟基酸：1-5%

成分30-40%二甲基戊二酸：1-5%Tetraglyme:1-5%

异丙醇:50-60%异丙醇:90-100%脱离子水：90-95%

喷雾涂覆量<1200iig/in2750-1500ug.in2

固体含量（％）402.23.5

密度25C@cm30.898±0.0050.799±0.0031.012±0.003

PH酸性3.42.4

助焊剂涂覆分为发泡与喷雾。发泡法是借助一个浸在助焊剂液体中的鼓风机

喷出低压清洁的的空气泡，并沿着烟筒型的喷管吹向表面，通过喷嘴使焊接面接

融泡沫，涂上一层均匀的助焊剂，其优点是与连续焊接工艺相容，发泡要求精度

不高，适用于混合组装基板，同时设备简单、价格低、使用维修方便。但其缺点

是助焊剂槽使用开放式，蒸发缺失相当大，直接与空气接触密度不易操纵、助焊

剂易氧化，涂覆厚度偏多，需较长的时间预热以使溶剂挥发，且涂覆不均匀，印

制板上有残余物，不能操纵助焊剂涂覆量，需要经常监视助焊剂的成分变化及更

换助焊剂，消耗量大。通常发泡方式针对固体含量在5%以上的助焊剂来说，效果

较好。

无铅焊接的免清洗焊剂与无残渣助焊剂，其固体含量通常都低于5%,多数

免清洗助焊剂的固体含量为2%,不适合发泡应用，故助焊剂涂敷方式优选喷雾方

式，要求喷雾气压稳固，电脑操纵参数设置，同时提供便利的助焊剂更换方法。

喷雾法能够设计成单通路系统，有单通路系统中的非再循环的封闭容器供给焊剂,

为此就不需要监控焊接的固体含量。喷雾涂覆工艺由于具有涂覆均匀、用量少、

不需进行任何滴定或者比重的监控，不需定期排放旧助焊剂，可操纵板上的助焊

剂沉积量及封闭式系统，消除了助焊剂污迹问题等优点。通过基板传送速度，空

气压力，喷嘴摆速与助焊剂浓度，可使喷射的层厚操纵在1〜10um。当助焊剂的

涂覆量过大时，就会使PCB焊后残留过多影响外观，而且对PCB具有一定腐蚀

性，有可能在使用过程中造成电路破坏。另外还会低落在发热管上引起着火，影

响发热丝使用寿命。假如太少或者不均匀，就可能造成露焊、虚焊或者连焊。

4.2-4锡炉材料的选择

TonyGyemant倾向于所有的设备都使用不锈钢材料。其中叶轮、喷嘴与导管推荐

使用全钛材料，锡炉壁能够使用一个不锈钢材料做成的衬垫，如图3-17所示。

Kester公认为渗氮钢、不锈钢、铸铁与带陶瓷涂层材料都具有良好性能，特别是

小的浸渍炉使用铸铁材料时受富Sn钎料的影响并不明显。AIM公司也认为原有设

备的更换并不象通常认为的那么危险，铸铁与标准钢在无铅钎料中有良好的抗腐

蚀性能。

图3-17全套不锈钢材料波峰焊设备P

可见，关于不锈钢替代材料的研究上，要紧集中于铸铁、钛与带涂层材料。不一

致材料各有特点，需根据不一致的需要与实际情况来进行选择。关于无铅波峰焊

设备，锡炉里面的叶轮、输送管与喷口多使用下列材料：1）钛及钛合金；2）表

面渗氮不锈钢；3）表面陶瓷喷涂不锈钢。关于锡炉多用材料为：1）钛及钛合金;

2）铸铁；3）表面渗氮不锈钢；4）表面陶瓷喷涂不锈钢。表3-4给出了使用小结。

表3-4不一致材料使用小结

材料优点缺点推荐使用方法检修频率

对锡有很强昂贵，不适合需经常维护及清理每两年

钛

抗腐蚀能力制造零件喷嘴板等关健部件检查…次

抗无铅钎料腐每月

304、316不锈钢便宜一般作为外部构件

蚀性差检查一次

带Melomte

每六个月

或渗氮涂层价格适中

内部钎料锅元件、检查一次

的304不锈钢对富锡钎料如果刮伤会失

喷嘴、导管、叶片、

带Melomte有良好的抗效

泵每三个月

或渗氮涂层腐蚀性血蚀一次

的316不锈钢

便宜

对F喷嘴难成不与流动钎料接触每年检查

灰口铸铁抗腐蚀性好

形的内部元件（锡炉）一次厚度

刮伤可用

4.2-5更多氧化殖

钎料波的表面被一层均匀的氧化皮覆盖，它在沿钎料波的整个长度方向上几

乎都保持静态，在波峰焊过程中，PCB接触到钎料波的前沿表面，氧化皮破裂，

PCB前面的钎料皮无褶皱的向前推进，整个氧化皮与PCB以同样的速度移动。与

Sn-Pb钎料相比，无铅钎料将产生更多的锡渣(dross),影响焊接质量，同时也造成

浪费。典型的锡渣结构都是90%的可用金属在中心，外面包含10%的氧化物。这是

由于不一致温度下SnO2与PbO的标准生成自由能不一致(图3-18),前者生成

自由能低，容易产生，后者不易。关于无铅波峰焊设备最好配有自动刮除锡渣装

置与焊锡液面高度自动监测装置。

使用惰性气体保护，能够明显减少氧化，由于氮气廉价，因此被广泛使用。

随着氧气浓度的降低，无铅钎料的氧化量时明显减少。当氮气保护中的氧气浓度

为50Ppm或者下列时，无铅钎料基本上不产生氧化。

4.2-6使用双波峰系统

双波峰系统(图3-19)前面的湍流波可渗入到所有待焊表面以保证良好润湿

后面的双向宽平波流淌缓慢且平坦，有利于保证印刷电路板在流淌速率最小点处

脱离钎料波峰，继而最大限度地抑制桥连(bridge)、毛刺(icicle)等焊接缺陷的产生。

图3-18不一致温度下SnO2与PbO的标准生成自由能

U------

-100

0

0

-2000

0-300

°Snd

⑷/-4000PbO

O

O

O

-5000

-600

-700

2503003504004505005506006：

TemoratureK

图3-18不一致温度下SnO2与PbO的标准生成自由能

图3-19双波峰焊系统

4.2-7焊锡成分的准确性

无铅焊接过程中，钎料的污染加剧要紧有两方面：钎料的铜污染与钎料的铁

污染。

4.2-8钎料的铜污染

波峰焊中，由于钎料的氧化与母材金属的溶解，使钎料槽中钎料的成分发生

变化，偏离共晶点，导致流淌性差，出现连焊、虚焊、焊点强度不够，影响整机

的可靠性。

铜箔及元器件的铜材向钎料中扩散，引起钎料液中铜的含量升高，当铜的含

量多于0.3%时，会使钎料温度升高，流淌性变差，导致焊点粗糙无光泽、强度降

低、连焊增加。当Cu含量超过0.85wt%时，Cu溶解于钎料锅内时形成Cu6Sn5金属

间化合物，Cu6Sn5化合物相的密度为8.28g/mmP3P,而常用无铅钎料SnCu的密度

为7.29g/mmP3P,SnAgCu的密度为7.38g/mmP3P,从而形成的金属间化合物沉淀在

熔融钎料锅的底部不易清除，这就增加了无铅钎料锅内钎料的更换频率，增加了

生产成本。当Cu含量超过1%时，液相线温度会迅速上升，如图3-22所示。由于

无铅钎料的熔点相对传统SnPb钎料而言已有很大提高，Cu的溶入造成的熔点升高

会对波峰焊整个的工艺与设备造成更大的冲击，对无铅进程产生很大的影响。

图3-22SAC合金中Cu的含量与熔点关系

中国专利CN1329964A中给出了一种日本铝钎料株式会社在国内申报的无

铅钎料合金，具体的成分为SnAgNi,认为由于SnAg钎料的高Sn含量增加了Cu向

钎料中消耗，提出添加元素Ni可抑制Cu向熔融钎料中溶解。AIM公司通过Cu在

CAST1N(Sn2.5AgO.8CuO.6Sb)与Sn3.0AgCu中的对比试验发现，Sb能有效抑制

Cu在SnAgCu钎料中的溶解速度，

表3-5元素Sb对Cu溶解后的影响

CASTINSn3.0Ag0.5Cu

0.89921.8415

Cu溶解最

0.80671.8157

(%)

0.87671.8523

注：试验条件：500g焊锡,276c铜丝浸入30分钟

4.2-9钎料的铁污染

铁对无铅钎料的危害同样不容忽视。由于高温下锡对铁材料的高侵蚀性，使用

不锈钢及铸铁的锡炉材料很容易与无铅钎料反应生成针状Fe-Sn金属间化合物

FeSnB2B,如图3-23所示。FeSnB2B的熔点为510°C,密度也较SnAgCu为大，一

旦在锡炉中生成，它将在锡炉底部一直生长，当达到一定质量后它就能进入钎料,

在焊接过程中随钎料沾覆到PCB板上。由于现代表面封装中焊点间距越来越小，

针状的FeSnB2B化合物可能在两通孔焊点之间产生桥连现现象，造成很大危害，如

图3-24所示。

图3-24FeSn2.引起两通孔间1mm桥连

DenisBarbini还发现SnAg与SnCu等都会与铁反应生成FeSnB2B,区别只在于

反应开始的时间延迟不一致。钎料一旦被铁污染，就很难得到操纵，能够说很难

或者者根本不可能被消除，到一定程度时只能更换所有的钎料。高等级的不锈钢

能减缓反应速率，但最终还是会与钎料发生反应，直接验证了不锈钢材料已经无

法满足无铅钎料的要求。

4.3无铅波峰焊工艺设定

工艺参数的确定对焊接质量有很大影响。通常无铅波峰焊工艺参数焊接温度

250〜260C,预热温度100-130C,预热时间60秒以上，预热温升速率3℃/秒下列，

冷却速率8-10C/秒。

4.3-1焊接温度

焊接温度并不等于锡炉温度，在线测试表面，通常焊接温度要比锡炉温度低

5℃左右，也就是250C测量的润湿性能参数大致对应于255℃的锡炉温度。通过实

验说明，通常的无铅钎料合金，最适当的锡炉温度为27FC。此经常用的无铅合金

通常存在最小的润湿时间与最大的润湿力，如图3-27所示。当使用不一致的助焊

剂时，无铅钎料润湿性能最佳锡炉温度是完全不一致的，但是差别不大。波峰焊

锡炉的温度对焊接质量影响很大。温度若偏低，焊锡波峰的流淌性变差，表面张

力大，易造成虚焊与拉尖等焊接缺陷，失去波峰焊接所应具有的优越性。若温度

偏高，有可能造成元件损伤，增强钎料氧化。

—Sn63/Pb37-Sn965/Ag35—Sn99.3/Cu0.7

Sn955/Aa4/CuO5*Sn96/Ag25/Bil心uO5-Sn962/Ag25/SbO54uO8

SolderTemperature(℃)

232238243249254260265271277

图3-27不一致无铅钎料在不一致温度下的润湿力与润湿时间

关于Sn-0.7Cu钎料合金+无铅专用助焊剂/低VOC助焊剂组合而言，焊锡槽的

最佳温度为260-270C；复合双面板通常要比单面板温度高10〜25c左右；无铅波

峰焊中最好使用Tg高的基板材料，由于其有更好的阻抗能力。无铅波峰焊关于元

器件影响不是很大，图3-28为SAC405钎料在焊接温度下对不一致测试点温度的

测试数据，能够看出几条曲线温度相近。

无铅Sn4.0Ag0.5Cu波峰焊过程

电路板下方

峰值温度：

260℃

电路板上方

峰值温度；

204"C

4.3-2波峰高度

波峰高度的升高与降低直接影响到波峰焊的平稳及波峰表面焊锡的流淌性。

适当的波峰焊高度能够保证PCB有良好的压锡深度，使焊点能充分与焊锡接触。

平