贴片焊接设备、波峰焊接设备、IPQC、5DX-AOI-SPI设备

贴片焊接设备、波峰焊接设备、IPQC、5DX,AOI,SPI设备贴片焊接设备一、SMD焊接设备：(比如焊接台)对于焊接台，至少要能调到350C(660F)。焊接时实际使用在330到340C(630to640)，但有时更高温度非常有用。不要使用功率过大的，有时你需要较低温度如270C(520F)。Likely你可能已经有了其中之一，如果有温度控制和温度显示就根理想了。工作时确保手头上有一个湿焊接海绵。烙铁的尖端，最小的是最好的。我手头上的烙铁尖端非常小，但很脏(我未用海面清洗它)。要清洗它，将它从烙铁台上拆下来，安装在钻孔机里(钻床最容易)并且慢速旋转它。首先我用砂纸来清除材料的最硬层。一旦它变得相当光亮，我对其最顶端稍稍再次修成形。不要太疯狂，你不必将顶部弄得那样尖锐！这将草草画过板子用于热传输的区域也不多了。最后小心使用钢棉花，擦拭全部顶端，使之光滑。最后给顶端上锡。重要：这种非常粗糙的清洁会移除尖端的抗氧化涂层(大多数有)。移除涂层将有效地破坏了顶端。如果你非常小心地进行，可能还能工作。首先你因该使用钢棉，它比砂纸攻击性要小。我的情况是，我弄了一些塑料熔到尖部，钢棉花就不好用了，所以我使用砂纸。如果你能看见尖部的铜，明显地，你清除得太过火了。镊子在整个SAD焊接过程中非常重要。使你免除麻烦，不去药房。Nicesmallpointswillbeuseful，ormaybehavingafewdifferentonesaswell。使用推荐得细焊锡可使焊接过程变得容易一些。如果使用粗焊锡能出现焊锡桥。虽然处理起来不难，但如果一开始就没有，就更容易了。使用细焊锡我能轻易焊接64TQFP封装而没有短路桥接现象。焊膏非常非常之重要，从笔里流出，使得上焊膏非常容易。笔的寿命为2年，所以短时内它们好用。标号越低的焊膏活性越强。焊膏活性增加，焊接就跟容易，阻止焊锡桥的能力越强。如果活性足够强你必须清除板上焊膏，否则它会经常粘住板子。RMA186焊膏阻值焊锡桥非常好，但却不需要清除。有些场合需要你清除，可以使用擦拭酒精及刷子。免清洗951专用于无需清洗。如果你需要高阻抗或高灵敏的板子，可能必须清洗它。951不能阻止焊锡桥.。随后会做详细讨论。去焊丝注意：在材料清单里去焊丝(soder-wick)是正确德拼写，thatisthenamebrand)有助于你清除旧焊盘上的焊锡，清除焊接点过量的焊锡，清除焊锡桥。材料清单里的是5英尺一卷，你也可购买长一点的(如25feet).推荐的小去焊丝对通孔安装器件不是太好，但对于SMD器件,它加热起来非常快一点点焊膏就有助于去焊丝。的力道要控制好，不能太大，以免擦伤阻焊层以及伤到芯片管脚等。清洗完毕后，可以用烙铁或者热风枪对酒精擦洗位置进行适当加热以让残余酒精快速挥发。至此，芯片的焊接就算结束了。波峰焊接设备作为一种传统焊接技术，目前波峰焊依然在电子制造领域发挥着积极作用。本文介绍了波峰焊接技术的原理，并分别从焊接前的质量控制、生产工艺材料及工艺参数这三个方面探讨了提高波峰焊质量的有效方法。波峰焊是将熔化的焊料，经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊用于印制板装联已有20多年的历史，现在已成为一种非常成熟的电子装联工艺技术，目前主要用于通孔插装组件和采用混合组装方式的表面组件的焊接，图1是典型波峰焊外观图1峰焊工艺技术介绍波峰焊有单波峰焊和双波峰焊之分。单波峰焊用于SMT时，由于焊料的“遮蔽效应”容易出现较严重的质量问题，如漏焊、桥接和焊缝不充实等缺陷。而双波峰则较好地克服了这个问题，大大减少漏焊、桥接和焊缝不充实等缺陷，因此目前在表面组装中广泛采用双波峰焊工艺和设备。双波峰焊的结构组成见图2。波峰锡过程：冶具安装→喷涂助焊剂系统→预热→一次波峰→二次波峰→冷却。下面分别介绍各步内容及作用。1.1冶具安装冶具安装是指给待焊接的PCB板安装夹持的冶具，可以限制基板受热形变的程度，防止冒锡现象的发生，从而确保浸锡效果的稳定。1.2助焊剂系统助焊剂系统是保证焊接质量的第一个环节，其主要作用是均匀地涂覆助焊剂，除去PCB和元器件焊接表面的氧化层和防止焊接过程中再氧化。助焊剂的涂覆一定要均匀，尽量不产生堆积，否则将导致焊接短路或开路。助焊剂系统有多种，包括喷雾式、喷流式和发泡式。目前一般使用喷雾式助焊系统，采用免清洗助焊剂，这是因为免清洗助焊剂中固体含量极少，不挥发无含量只有1/5~1/20。所以必须采用喷雾式助焊系统涂覆助焊剂，同时在焊接系统中加防氧化系统，保证在PCB上得到一层均匀细密很薄的助焊剂涂层，这样才不会因第一个波的擦洗作用和助焊剂的挥发，造成助焊剂量不足，而导致焊料桥接和拉尖。喷雾式有两种方式：一是采用超声波击打助焊剂，使其颗粒变小，再喷涂到PCB板上。二是采用微细喷嘴在一定空气压力下喷雾助焊剂。这种喷涂均匀、粒度小，易于控制，喷雾高度/宽度可自动调节，是今后发展的主流。1.3预热系统1.3.1预热系统的作用(1)助焊剂中的溶剂成份在通过预热器时，将会受热挥发。从而避免溶剂成份在经过液面时高温气化造成炸裂的现象发生，最终防止产生锡粒的品质隐患。待浸锡产品搭载的部品在通过预热器时的缓慢升温，可避免过波峰时因骤热产生的物理作用造成部品损伤的情形发生。(3)预热后的部品或端子在经过波峰时不会因自身温度较低的因素大幅度降低焊点的焊接温度，从而确保焊接在规定的时间内达到温度要求。1.3.2预热方法波峰焊机中常见的预热方法有三种：①空气对流加热；②红外加热器加热；③热空气和辐射相结合的方法加热。1.3.3预热温度一般预热温度为130~150℃,预热时间为1~3min。预热温度控制得好，可防止虚焊、拉尖和桥接，减小焊料波峰对基板的热冲击，有效地解决焊接过程中PCB板翘曲、分层、变形问题。1.4焊接系统焊接系统一般采用双波峰。在波峰焊接时，PCB板先接触第一个波峰，然后接触第二个波峰。第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的“湍流”波峰，流速快，对组件有较高的垂直压力，使焊料对尺寸小，贴装密度高的表面组装元器件的焊端有较好的渗透性；通过湍流的熔融焊料在所有方向檫洗组件表面，从而提高了焊料的润湿性，并克服了由于元器件的复杂形状和取向带来的问题；同时也克服了焊料的“遮蔽效应”湍流波向上的喷射力足以使焊剂气体排出。因此，即使印制板上不设置排气孔也不存在焊剂气体的影响，从而大大减少了漏焊、桥接和焊缝不充实等焊接缺陷，提高了焊接可靠性。经过第一个波峰的产品,因浸锡时间短以及部品自身的散热等因素，浸锡后存在着很多的短路,锡多,焊点光洁度不正常以及焊接强度不足等不良内容。因此,紧接着必须进行浸锡不良的修正,这个动作由喷流面较平较宽阔、波峰较稳定的二级喷流进行。这是一个“平滑”的波峰，流动速度慢，有利于形成充实的焊缝，同时也可有效地去除焊端上过量的焊料，并使所有焊接面上焊料润湿良好，修正了焊接面，消除了可能的拉尖和桥接，获得充实无缺陷的焊缝，最终确保了组件焊接的可靠性。双波峰基本原理如图4。1.5冷却：浸锡后适当的冷却有助于增强焊点接合强度的功能,同时,冷却后的产品更利于炉后操作人员的作业。因此,浸锡后产品需进行冷却处理。无铅波峰焊接工艺技术波峰焊是借助于机械泵使熔融钎料不断垂直向上地朝喷嘴涌出，形成20－40mm高的波峰。钎料以一定压力和速度作用于电路板完成焊接过程。图21为传统波峰焊工艺转变的参数变化，除了传输速度减小外，其他参数均大于或相似于传统工艺。1焊剂涂覆系统免清洗焊剂普遍应用于无铅化电子组装中，其溶剂包括水、甲醇、乙醇、异丙醇和丁醇（见表6）固体含量低于5％，一般为2％左右，发泡式涂覆方式缺乏过程控制、溶剂蒸发严重，比重很难控制，易造成非均匀形核，常需要标定焊剂比重（多为0.808－0.815μg/cm3）及更换焊剂。由于醇基焊剂的挥发对环境不利，目前市场对无VOC水基免清洗焊剂的需求较大，采用喷雾方式效果较好。水基焊剂由于成本高，要求更少的剂量，减少了30％，并需增强的喷雾法使雾滴更加细小，得到平稳的焊剂分布，传统喷雾方式基于空气压力调整，喷嘴直径0.6－1.0mm，为了降低喷涂量而使用细喷嘴容易发生堵塞。附带超声装置的喷嘴自带有雾化作用，喷嘴直径一般在2.54mm左右，不易堵塞。2预热系统图22为无铅与有铅波峰焊工艺曲线对比，无铅波峰焊预热区温度爬升斜率一般小于2摄氏度/秒，温度由110－130摄氏度升高为120－150/160摄氏度，预热区长度由1.2m增加至1.5m或1.8m，用以满足预热温度比波峰温度低100摄氏度的基本原则，如果PCB在高的预热温度下易发生变形，则采用较低预热温度，为了保证充足的预热就需较长的预热区，PCB上表面最高预热温度有铅工艺一般为110摄氏度，无铅工艺一般为130摄氏度，对多层板预热不足时，有必要安装顶部预热单元。图23为不同预热方式，不锈钢发热管发热不均匀，热冲击大，而且容易引起PCB上滴落焊剂着火。红外预热采用热板式或高温烧结陶瓷管或波长为2.5－5μm的远红外射线管加热，水基免清洗焊剂挥发相对醇基额外需要50％的能量，使用红外预热技术效果较差，强制热风对流技术最有效的方法，其具有良好的温度均匀性并且加快焊剂的挥发，减少焊后残余。3波峰喷嘴混装工艺中由于表面组装元件没有通孔插件那样的安装孔，焊接产生的气体无处散逸，加上贴装元件有一定的高度和宽度，且组装密度较大（5－8件/cm2），易产生评比效应，为此开发双波峰方式，前波较窄，波高宽比大于1，峰端有2－4排交错排列的扰动小波峰，利于气体排放，实现相同浸润，且垂直向上的力防止遮蔽效应，后波为双向宽平波，一般6－10mm，可以去除多余钎料，消除毛刺、桥连等缺陷，还可调节波型保证印刷电路板在流动速率最小点处脱离钎料波峰，进行最大限度地抑制桥连和毛刺等焊接缺陷的产生。无铅波峰工艺中，焊炉温度升高到255－265摄氏度，温度控制精度小于±2摄氏度，波峰与预热区之间温度差不大于100摄氏度，两波峰之间温度跌落不超过50摄氏度，高可靠产品不超过30摄氏度，为了满足以上工艺要求，波峰与预热区之间安装热补偿设备，两波峰喷嘴距离缩减到70mm或60mm，两波峰之间距离缩减到30mm。此外，无铅工艺中还要求扰动波接触时间为0.8s，平波接触时间为3.5－4s，最小也不得低于3s，相比传统0.5s和2.6s而言，焊接时间延长，图24和25为相应的双波峰喷嘴已单波峰喷嘴结构的改动，其中扰流波变为3排或4排孔。无铅钎料氧化严重，波峰喷嘴需进行防氧化和氧化渣分流设计，新型波峰焊喷嘴结构如图26所示，全新的锡渣分离设计，使氧化渣自动聚积流向边缘，流动波峰部位无飘浮的氧化锡渣，通过逐步优化喷嘴，使实际钎料波接近于最佳流动特性，从而使锡球出现率降低最低程度，使用氮气时效果更明显，此外，钎料槽维护与清洗工作也得到了很大的改进。4波峰高度波峰高度对焊接质量有很大影响，波峰焊时，通孔元件插装孔内上锡不足，高度达不到75％板厚要求，如图27，形成原因除焊盘孔径设计、焊剂选择和部分工艺参数设计外，还与过低的波峰高度有关，但波峰高度过高容易在PCB上板面形成锡球。以1.6mm厚PCB为例，第一波峰高度应高于PCB底面0.8－1.6mm，最佳为1.5mm，第二波峰高度应高于PCB地面0.1－0.8mm，最佳为0.5mm。5料槽选择无铅钎料很容易导致不锈钢材料的钎料槽腐蚀，一般连续工作三个月就会发生漏锅现象，不锈钢耐腐蚀的根本原因在于其表面的氧化铬保护层可以有效阻挡钎料腐蚀，但高Sn含量的无铅钎料对这层氧化铬有很强的溶解能力，一旦失去该保护层，内部的不锈钢基体就很快被溶蚀，波峰焊设备中与无铅钎料接触的地方，必须采用适当的抗腐蚀材料，表7为几种材料方案性能对比，钎料槽里面的叶轮、输送管和喷嘴用材料多为钛和钛合金和表面渗氮不锈钢，钎料槽用材料多为钛及钛合金，铸铁和表面渗氮不锈钢。6杂质元素控制表8为无铅钎料中污染元素含量上限要求，实际生产过程中，对钎料槽中Cu、Pb、Fe杂质要进行严格控制。钎料中的Cu主要来源于电路板镀层和元件镀层，SAC合金更趋向于溶解铜，速度是SnPb合金的2倍，是SnCuNi合金的3.5倍，使用SnCu钎料要密切注意Cu的含量，由图28SnCu合金相图可以看出：当Cu成分改变0.2％时，熔点增加6℃；成分改变0.25％时，就产生Cu6Sn5结晶体；成分改变0.3％时,就会明显出现桥连缺陷，需要清理，成分改变1％，熔点增加25℃，即要更换钎料，Cu6Sn5化合物不能使用传统"密度排铜法"（190℃/8h）来清除，应该通过选择合适的钎料勾兑的方法，否则须更换钎料。7氮气保护如图29所示，无铅钎料在空气中焊接形成的气孔和夹杂等缺陷较多，尤其在通孔焊中，无铅焊接工艺中，常常在钎料槽部分增加如图30氮气保护装置。氮气保护具有以下优点：改善润湿性，使焊点更光亮，降低锡尖和桥连等缺陷，进而减少修补时间以及人工费用，促进润湿进而降低焊剂使用量，减少印刷电路板表面残余物；增加生产线正常运行时间，降低锡渣量，节省钎料成本及处理锡渣带来的人工费用；让使用中性焊剂成为可能。大量工艺研究发现：当氧含量为1×10－3时，锡渣量可以减少一半左右。8快速冷却无铅波峰焊工艺中，冷却速率业界一般要求为6－8℃/s或8－12℃/s。理论上冷却主要影响焊点的晶粒度、IMC形态和厚度、低熔共晶和偏析和剥离现象产生，但实际生产过程中焊点在离开波峰到达冷却区之前温度已经下降到熔点以下，冷却区并不能起到理论作用，波峰焊工艺中增加强制冷却还会产生表面裂纹的趋势，其主要作用为降低组件焊后温度方便搬拿。9传输系统链条传输系统必须平稳，并维持一个恒定的速度，且传输速度和角度可以进行控制，轨道传输速度范围一般在1.2－1.4m／min，轨道倾角一般控制在5－7°之间，另外，对于大尺寸PCB，传输系统还应增加线支撑来预防PCB变形。对于无铅工艺带来的新问题，需要从PCB设计、焊剂活性和涂覆量，波峰温度及高度、导轨倾角等各方面综合考虑，进行调节以实现最优设计，比如从焊盘设计入手，改变形状和孔径尺寸，如图31所示。IPQC、5DX,AOI,SPI设备生产过程检验（IPQC）：一般是指对物料入仓后到成品入库前各阶段的生产活动的品质控制，即InputProcessQualityControl。而相对于该阶段的品质检验，则称为FQC（FinalQualityControl）。①过程检验的方式主要有：a.首件自检、互检、专检相结合；b.过程控制与抽检、巡检相结合；c.多道工序集中检验；d.逐道工序进行检验；e.产品完成后检验；f.抽样与全检相结合；5DX的概述及检测原理5DX是一台X光检测机器,它可以对所有常见的焊料连接好坏进行结构测试判断.测试的过程是自动的,并有测试结果的反馈.5DX机器测试的主要原理是断层摄影术.它可以将被检测的电路板分层.由于X光本身所具有的特性,可以穿透电路板,当X光管产生一束X光时,由偏转线圈所产生的磁场将X光由直射改为转动斜射,射到电路板上.在电路板的下方有一个旋转闪烁屏.它的转速和X光的转速是同步的,它的主要作用是将X光所照的图像转化为可见光图像,通过一些镜像,传到数字照相机上,再传到计算机上.由于X光的转动斜射时的聚焦点不变,当改变电路板的上下高度,所反映的是电路板不同层的图像,这就是大概的X光切层显像原理.AOI检查原理AOI（AutomaticOpticalInspection），即自动光学检查。它是自动检查经过波峰焊以及回流焊后的印刷电路板的焊锡焊接状况和实装情况的装置。首先，机器通过内部的照明单元，将焊锡及元器件分解成不同的颜色。在制作检查程序时，首先取一块标准板，对上面的各个元器件的不同部分分别设定合适的颜色参数。在进行检查时，机器将拍摄到的标准板的图像作为标准影像，以设定好的颜色参数作为标准。将被检查的基板的图像与标准影像进行对比，以设定好的色参数为基准进行判别。SPISPI是英语SerialP